带空穴的笼状分子（molecular cage）在主客体化学、气体吸附与分离以及分子反应器方面具有潜在的应用，是结构有机化学、超分子化学和材料科学领域一个极具挑战性的课题。通过可逆配位或氢键作用形成的超分子笼已得到了广泛的研究，但存在稳定性较差的缺点。基于可逆的亚胺及硼酸缩合的方法是构筑超分子笼的另一种有效的手段，但其产物在酸性、碱性及水汽环境下仍然缺乏足够的稳定性。以往的研究表明，碳-碳共价键具有极好的稳定性，因此构筑基于此共价键的笼状分子将极大改善该类化合物的稳定性。在此基础上，进一步实现分子结构的三维π共轭将更具有研究价值。但到目前为止，人们尚未见到真正三维共轭的分子笼，更不用说由自由基构筑的三维共轭分子笼。
最近，新加坡国立大学的吴继善教授（点击查看介绍）课题组基于以往对自由基和超分子化学的研究，在稳定的多氯三苯基甲烷（PTM）单自由基的基础上，通过引入三种N 取代的联咔唑作为桥联基团，成功设计并合成出首个含双自由基的三维π共轭笼状分子PTM-C。如图1所示，在中性结构（A）中，富电子的咔唑单元可以将电子转移到缺电子的PTM单元，从而得到电荷分离态（B），而两个氮阳离子自由基又可以共价耦合得到醌式结构（C）。所以两个PTM中心通过三个联咔唑桥实现了三维共轭。
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图1. 含双自由基的三维共轭笼状分子（PTM-C）及其对应的三个共振式（A-C）
他们对PTM-C分子进行了X射线单晶衍射分析，完美解析了其分子结构（图2a）。PTM-C分子具有螺旋桨型的笼状结构，其中单个PTM自由基的中心碳原子为平面构型的sp2 杂化。虽然在PTM和联咔唑片段之间存在一定的二面角，但是连续的ACID（anisotropy of the induced current density）计算图像表明整个分子仍然是三维共轭的（图2b）。