以苝酰亚胺为构筑单元的氢键型超分子聚合物的组装与应用

以苝酰亚胺为构筑单元的氢键型超分子聚合物具有动态可逆的特征和独特的聚集体结构,呈现出许多新颖的光电功能特性,在有机太阳能电池,场效应晶体管和光收集材料等高新技术领域有着广阔的应用前景。本文在介绍苝酰亚胺衍生物的化学结构及其氢键组装特点的基础上,主要综述了近年来以苝酰亚胺为构筑单元,采用三重氢键,多重氢键以及其他形式氢键引导构筑的超分子聚合物的研究动态,这类超分子聚合物展示了丰富的组装体形貌结构,独特的性质功能以及在光电功能器件上的广阔的应用前景。最后,对其发展前景作了展望。     

葫芦[n]脲应用研究进展

葫芦[n]脲(CB[n]简称CB)及其衍生物是由n个甘脲单元连接而成的大环主体分子,因其特殊的结构和分子识别性能,而受到广泛关注。以共价或非共价的方法,葫芦[n]脲可以构筑出各种功能的纳米超分子组装体,而且还可以赋予超分子组装体很多新颖的物理化学特性,使其在反应容器、表面活性剂、载体、囊泡、分子开关、离子选择性电极等方面展现出极大的应用潜力。本文综述了近年来基于葫芦[n]脲纳米超分子组装体的构筑及应用研究进展,并展望了葫芦[n]脲化合物的发展前景,以期对于进一步构筑具有特定结构和功能的葫芦[n]脲纳米超分子组装体的研究起到积极的促进作用。     

N-取代苝酰亚胺小分子自组装形貌及生物学应用研究进展

苝酰亚胺是具有共轭结构和发色团骨架的一类物质,分子之间存在较强π-π的相互作用。通过苝酰亚胺母核的N端引入不同的官能团对苝酰亚胺分子结构修饰,就可以很好地协调各种非共价键作用力,获得结构和功能较好的超分子组装材料和荧光发光材料,这些性质可以应用于生物学检测。本文对近些年出现的一些含有特殊结构的N-取代苝酰亚胺小分子的自组装形貌、荧光性质及其生物学应用进行了综述。     

莱啉酰亚胺类化合物的邻位C—H键功能化研究进展

莱啉酰亚胺是一类重要的功能有机染料.独特的缺电性共轭骨架与优异的光电性质使其成为多环芳烃家族中的重要成员,在有机场效应晶体管、有机光伏器件和生物医学传感等领域具有广阔的应用前景.对莱啉酰亚胺骨架的精准修饰不仅可以有效调控分子能级,还有利于实现分子间的可控组装,是高效创制新型π-分子材料的有效手段.早期,受合成方法的限制,莱啉酰亚胺骨架母核修饰的位点主要局限于电子云密度稍高的湾位,但在该位点引入取代基会扭曲π-平面,不利于π-分子之间的有效堆积.莱啉酰亚胺骨架邻位选择性修饰不影响母核的平面性,近年来受到广泛关注,催生出系列莱啉酰亚胺邻位C—H键功能化的新策略.根据成键类型不同,以苝二酰亚胺和萘二酰亚胺为例,系统总结了莱啉酰亚胺骨架邻位C—H键功能化的方法,以及邻位修饰对莱啉骨架光电性质和组装的影响.     

基于π体系的超分子功能材料的制备与应用研究

近年来,聚集态结构材料制备方法的快速发展和应用领域的不断拓宽使得构建更小、更快、功能性强、性能优越的分子器件成为可能。π体系有机共轭分子作为构筑纳米结构的一个新颖单元,越来越吸引人们的注意。本文从纳米材料的概念和特点出发,介绍了基于π体系有机共轭分子的超分子功能材料以及无机/有机杂化功能材料体系的构建方法。我们重点讨论了经典自组装的方法,并且进一步探讨了自组装过程中常见的几种驱动力对形成聚集态结构起到的重要作用。在材料制备的基础之上,我们还探讨了各种功能化器件的构建以及它们在场发射、光电探测、太阳能电池、传感器、非线性光学材料、光波导材料等领域的广泛应用。     

[60]富勒烯的超分子自组装研究进展

超分子自组装是发展超分子电子学的重要途径。随着纳米科学和技术的迅速发展,自组装技术已成功地应用于纳米尺度物质的维数、形貌和功能等的调控。作为构筑分子水平上一维、二维、三维有序功能结构和高有序分子聚集态结构的关键技术,超分子自组装技术有力地推动了具有优良光、电、磁性能的分子材料和纳米功能材料更深层次的研究。本文综述了超分子自组装在富勒烯科学领域的基础研究和应用,特别是对有利于自组织和自组装功能的富勒烯基衍生物的设计与合成、超分子作用力引导的具有特定结构的分子体系的可控自组装、以及富勒烯分子聚集态结构材料的光物理过程、超分子中电子转移和能量转移现象进行了描述;并对卟啉、四硫富瓦烯、碗烯和杯芳烃等一系列富π电子化合物和大环主体分子等包含[60]富勒烯的主体化合物的超分子作用和超分自组装体以及通过氢键、π-π作用、静电力和范德华力和金属配位作用形成的[60]富勒烯超分子自组装体进行了总结,对未来发展进行了展望。     

基于芳香分子-糖类手性超分子组装体及功能

手性超分子组装体广泛存在于自然界中,因其在材料、化学和生物学等领域广阔的应用前景,引起了科学家们极大的兴趣。其中以糖类分子作为手性源,经分子自组装构筑手性超分子组装体的研究已成为超分子化学领域的研究热点之一。本文综述了基于糖类修饰的苝酰亚胺分子、偶氮苯分子、联苯类分子和卟啉类分子等芳香分子化合物经自组装构筑的手性超分子组装体,介绍了其在有机溶剂和水的混合溶剂、水中的凝胶性质,超分子手性特征和功能,糖分子类型与超分子组装体手性间的关系等,并对基于糖类的手性超分子组装体的前景进行了展望。     

基于蒽骨架衍生物的结构与组装性能

蒽是由3个苯环线型排列形成的稠环芳香族化合物,具有较大的疏水刚性平面和富电子的共轭体系.这些结构特性不仅赋予蒽较高的荧光量子产率和良好的光电性质,而且有利于其分子间有序相互作用的建立,使蒽成为构建共价聚集体和非共价组装体的良好构筑单元,在制备结构多样和功能特异的材料中表现出广阔的应用前景.本文从驱动聚集体和组装体形成的角度出发,归纳总结基于蒽芳香骨架的共价聚集体和非共价组装体结构,揭示蒽芳香骨架对结构及功能的影响,阐述这些聚集体和组装体在有机光电材料、有机半导体材料、超分子化学等领域中的应用.     

基于大环主体构筑的超分子载药体系

近年来,为了降低癌症治疗中药物对正常细胞的副作用,发展响应癌细胞特定微环境变化,并实现药物靶向输送的功能化载药体系,引起了化学和药物学领域学者的广泛关注。以非共价作用构筑的超分子载药体系,在外界刺激下,可实现结构、形貌和功能的动态可逆性转变,从而为设计和发展智能超分子纳米药物载体提供平台。超分子自组装一直是超分子化学和纳米科学较为活跃的研究领域和重要组成部分。基于大环主体构筑新的识别机理,在超分子自组装及相关应用方面扮演着重要的角色。此外,通过特异性修饰主体或客体,可将功能化基团引入超分子体系,从而满足在不同领域应用的要求。通过非共价修饰,超分子纳米体系不仅可以作为理想的药物载体,改善药物水溶解性和稳定性,而且可以实现药物的可控释放。本文根据大环骨架的不同,分类介绍了基于大环主体构筑的超分子载药体系的最新研究进展,并结合该体系的研究现状,对超分子载药体系的发展前景进行了展望。     

芳环超分子体系中的π-π作用

π-π作用是芳环超分子体系中广泛存在的一种重要的弱相互作用. 本文对π-π作用的特征、形式、有效参数和表征方法等作了比较全面的综述, 同时小结了影响π-π作用的一些重要因素, 最后还概述了近年来π-π作用在超分子组装、不对称催化、有机半导体材料等领域的研究进展.     

π-共轭体系超分子自组装

π-共轭体系因其分子结构的可设计性以及优异的光电性质得到了广泛的研究,其超分子自组装在制备结构复杂、规则的功能纳米材料方面表现出了显著的优势,且是调控材料宏观性质的一种有效的方法.因此,π-共轭体系超分子自组装已经成为近年来信息、材料、生物等前沿领域的研究热点.本文综述了π共轭体系超分子自组装的机理、外界环境的导向作用、自组装形态以及其在光电器件、生物传感等方面的应用研究,进一步提出了该领域尚待解决的问题并对其应用前景进行了展望.     

N-乙氧羰基-N'-取代芳基硫脲晶体中的弱相互作用及超分子结构研究

合成了3种N-乙氧羰基-N'-取代芳基硫脲并确定了其晶体结构,晶体结构表明,在这些化合物中存在分子内及分子间的氢键,分子间的氢键将化合物1和2组装成了一维链状的超分子结构,由于空间因素,化合物3没有形成类似于1,2中的氢键组装成的链状超分子结构,而是形成了氢键链接的二聚体.同时在化合物1,3中还存在分子间的芳环间的π-π相互作用.在化合物1的晶体中,这种π-π相互作用使相邻的超分子链之间相互关联.化合物3的晶体中,相邻的二聚体间又通过π-π相互作用连接成了无限延伸的一维链状结构.     

以苝二酰亚胺为构筑块的超分子聚集体的研究进展

苝二酰亚胺(PDI)超分子聚集体以其独特的光物理和光化学性质而受到广泛的关注.本文首先简单介绍了苝二酰亚胺的性质及合成,然后分别介绍了在配位键、π-π堆积、氢键以及正负离子的静电引力作用下组装超分子聚集体的研究现状.最后对苝二酰亚胺超分子聚集体的发展前景作了展望.     

基于冠醚衍生物的超分子聚合物

自组装现象是生命科学最本质的内容之一,生物体系可以精确地利用非共价键相互作用形成高度有序的功能组装体.受到大自然的启发,近年来利用分子自组装构筑包括超分子聚合物在内的有序聚集体是超分子科学的研究热点.此类组装体不仅在拓扑学上具有重要的意义,而且可以用来制备动态的超分子功能材料.冠醚作为第一代超分子主体化合物,由于其结构...     

由葫芦脲和苯胺构筑的假聚轮烷及其自由基稳定性的研究

用大环分子受体与聚合物,特别是导电型聚合物构筑而成的纳米超分子组装体在功能上所表现出来的独特性质吸引了越来越多的研究者的关注．早期研究所用的大环分子受体主要集中于冠醚和环糊精．近年来,新一代大环分子受体——葫芦脲逐渐成为研究热点．南开大学元素有机化学国家重点实验室刘育研究组首次报道了由葫芦脲和苯胺聚合物组成的超分子组装体,     

双亲性稠环双卟啉的合成和自组装研究

在稠环双卟啉分子两侧的卟啉环上分别连接亲水和疏水性取代基,合成双亲性稠环双卟啉分子。利用紫外-可见光谱和核磁氢谱考察了它们在不同溶剂中的溶解行为。结果表明,当双卟啉环两侧取代基的亲疏水性差异足够大时,在亲水性溶剂中,两侧取代基溶解性的差异所提供的附加亲疏水作用,可以引导稠环双卟啉分子通过π-π堆积作用形成H-聚集体。这种自组装形成的一维柱状超分子聚集体,在分子光电器件等领域具有潜在的应用前景。     

光响应超分子聚合物

超分子聚合物是超分子化学、高分子化学和材料化学领域的研究热点.将光响应的功能基团以非共价作用构筑到超分子聚合物体系中,得到光响应型超分子聚合物,从而能够将超分子聚合物的独特性质与光化学反应的优势有效地结合起来,从而构筑新型的光功能材料.本文总结了近年来本课题组有关光响应超分子聚合物方面的研究工作:介绍了主链型的光响应超分子聚合物的光调控组装和解离,超分子聚合物和共价聚合物的光控可逆切换和光调控组装形貌;另外还举例介绍了具有自修复和室温磷光发射等功能的侧链型光响应超分子聚合物,并对刺激-响应的超分子聚合物领域的发展做了展望.     

基于主客体作用构筑的聚集诱导发光型超分子组装体 在生物医用领域的研究进展

主客体相互作用是超分子自组装过程中最重要的作用方式之一,常被用于构建多功能超分子材料.基于主客体相互作用,利用具有聚集诱导发光性质的大环主体分子或客体分子作为自组装基元,构筑具有聚集诱导发光效应的超分子体系,并将其应用于药物递送、细胞成像、生物传感等生物领域,已成为超分子化学的研究热点.从超分子组装体的发光效应分别源于主体分子和客体分子两方面,介绍了近五年来以环糊精、杯芳烃、葫芦脲、柱芳烃及其它大环为主体化合物,基于主客体作用构筑的聚集诱导发光超分子组装体,并对其在生物医用领域的研究进展进行了简要综述.     

不同氟取代基对苝酰亚胺电子迁移率的影响

利用空间电荷限制电流(SCLC)法测试了二种氟代苝酰亚胺的电子迁移率, 一种是N,N'-二(五氟代苯基)-3,4,9,10-苝四羧基二酰亚胺(1), 另一种是N,N'-二(1,1-二氢十五氟代辛基)-3,4,9,10-苝四羧基二酰亚胺(2). 结果发现, 化合物2的电子迁移率要比1高1～2个数量级. UV-Vis, XRD, SEM和AFM等表征手段证明, 这一现象可以用不同的氟取代基导致不同的聚集态结构来解释: 对于化合物1而言, 苯环平面与苝环平面之间存在大的夹角, 破坏了苝酰亚胺分子的平面性, 再加上刚性的氟代苯环大的空间位阻作用, 化合物1分子无法依靠相邻苝环之间的重叠排列而结晶, 只能无序堆积形成非晶膜; 与之相反, 在化合物2分子中苝环上的端基是柔性的锯齿状氟代烷基链, 空间位阻小, 化合物2分子能通过相邻苝环之间相互接近而形成的π-π偶合作用而结晶, 因此有利于电子在苝酰亚胺分子间的跳跃传输.     

二苯丙氨酸二肽微纳米结构的可控组装及应用

近年来,生物组装单元构筑微纳米结构的组装体在生物纳米技术等领域得到了广泛的研究。不同形貌的微纳米组装体可以通过生物分子的自组装这样快速、简便的方法获得。在众多肽基构筑基元中,二苯丙氨酸二肽及其衍生物作为一种生物活性的肽,具有生物兼容性好、容易化学修饰/生物功能化、制备简单等特点,是构筑微纳米结构材料时重要的生物基元之一。通过可控的方法组装,可以得到基于二苯丙氨酸及其衍生物的不同结构的组装体,他们在光学、机械工程、电化学传感检测等方面也具有广阔的应用前景。研究证明通过改变组装条件以及引入外源小分子等方法可以实现调控短肽的分子组装。本文综述了二苯丙氨酸二肽微纳米组装体的可控组装及他们在生物医学、生物传感、光电材料、光波导和催化等方面的应用。