1,2-硼氮杂芳烃在中国的研究进展

稠环芳烃及其衍生物在有机光电材料领域具有广泛应用,杂原子掺杂可有效调节稠环芳烃的物理化学性质.用等电子体的硼氮单元取代碳碳单元,在保持稠环芳烃芳香性的连续性的同时,可以调节稠环芳烃的电子结构和分子间相互作用,构建具有独特光电性质和生物活性的新型硼氮杂稠环芳烃,既丰富了稠环芳烃的种类,又促进了硼氮杂芳烃在光电材料、催化和生物医药等领域的应用.近年来,中国有机化学及材料化学领域的学者们积极参与并推动了硼氮杂芳烃的快速发展,在硼氮杂芳烃的种类开发和应用拓展方面开展了一系列原创性的工作,取得了瞩目的成绩.本文综述了基于1,2-硼氮杂苯的稠环芳烃(即1,2-硼氮杂芳烃)的合成发展历史和应用研究拓展,最后对硼氮杂芳烃领域的未来发展与应用进行了展望.通过对硼氮芳烃在中国的发展进行系统的梳理和总结,希望能够引起更多科研工作者对硼氮芳烃的兴趣,期待更多的科研工作者能够加入到硼氮杂芳烃的合成拓展与应用探索中.     

可作为碳纳米管片段的共轭芳烃大环的设计合成

设计合成可作为碳纳米管片段的共轭芳烃大环近年来吸引了化学家们广泛的研究兴趣,人们希望从这些共轭芳烃大环出发,通过利用“自下而上”的策略合成单壁碳纳米管。需要指出的是,传统制备碳纳米管的方法,如电弧法、化学气相沉积法等,都很难形成均一的单壁碳纳米管。而这种“自下而上”的策略为高效合成尺寸均一的单壁碳纳米管提供了可行的方法,这种合成方法因此成为了当下合成单壁碳纳米管的热点,但也仍是一大挑战。本文从二维碳纳米环、碳纳米带和三维碳纳米笼三个方面概述关于这类共轭芳烃大环研究的新进展,着重介绍了共轭碳纳米环的设计原则和合成方法,并突出介绍了多环芳烃碳纳米环。多环芳烃通常具有优良的光电性质,以其为基元构筑的共轭碳纳米结构不仅可以作为碳纳米管的合成前体,而且其自身也会表现出新的光电性质。     

从含有八元环的稠环芳烃到具有负曲率的碳纳米结构:进展与展望

完全由sp²杂化的碳原子所构成的同素异形体呈现出或平坦或弯曲的面,该表面的曲率反映了碳纳米结构的整体几何特性。完全由六元环构成的石墨烯的曲率为零;由六元环和五元环共同构成的富勒烯的曲率为正;向碳原子的六边形网格中引入七元环或八元环则产生形如马鞍的面,其曲率为负。具有负曲率的三维周期性碳结构被命名为马凯晶体或碳施瓦茨体,是碳纳米科学研究长期追寻的目标,然而至今仍未被确定无疑地合成出来。为精确合成具有负曲率的碳纳米结构,一种至下而上的策略是先合成具有负曲率的稠环芳烃,再以其为模板或单体来制备更大的碳纳米结构。具有负曲率的稠环芳烃可以通过向稠环骨架中引入七元或八元环来设计、合成,表现出一些平面稠环芳烃所不具有的结构特征与性质。本文以包含八元环的稠环芳烃为例,介绍具有负曲率的稠环芳烃的设计、合成、立体动力学及其他特征,并展望具有负曲率的碳纳米结构的新研究方向。     

纳米碳分子——合成化学的魅力

碳材料的发展极大地推动了人类科技的进步。碳材料通过碳原子之间不同的键合方式、结构和排列，使其具有丰富的性质，并且更多新型碳材料还不断地被发现或合成出来。作为新型碳材料的纳米碳分子由于其本身所拥有的潜在优良性质，在有机电子学、材料科学如生物材料等领域具有广阔的应用前景，因此被誉为是未来最有开发前景的材料。在过去的四十年里，新型纳米碳分子的发现和创造已彻底改变了碳材料的格局，打开了一扇通往全新科学领域的大门。本文重点介绍了近年来具有新颖拓扑结构的纳米碳分子的结构特征以及如何通过有机合成的手段对其进行精准构筑。     

应用有机大环超分子结构进行CO2的吸附与转化*

吸附和转化二氧化碳不仅可以消除温室气体对环境造成的污染,而且可以实现碳资源的有效利用,已经引起了人们的普遍关注。本文从物理吸附和化学转化两方面综述了典型的有机大环超分子结构 (冠醚、环糊精、杯芳烃和葫芦脲) 应用于二氧化碳吸附和转化方面的进展。大环超分子结构具有特定的空腔结构,并且能够通过自组装形成具有纳米多孔特性的超分子材料。本文概述了尺寸、形状各异的有机大环结构、衍生物及其组装材料在选择性地吸附和分离二氧化碳方面的研究。同时,也介绍了有机大环超分子结构作为反应物、催化剂或共催化剂参与下,二氧化碳与胺、环氧化物、醇、酚盐等发生的化学反应,这些转化实现了化学固碳和功能材料的制备。该综述展示了有机大环超分子结构的分子识别、组装等特性在二氧化碳吸附与转化中的独特应用,并探讨了该研究领域的发展前景。     

葫芦脲大环官能团功能化

新型大环化合物的设计与合成一直以来都是超分子化学的研究热点。冠醚、环糊精、杯芳烃和葫芦脲等经典大环分子,以及柱芳烃等新兴大环分子的发展丰富了超分子化学的研究内容。其中,官能团功能化的大环化合物被广泛应用于化学传感器、分子机器、仿生系统、超分子催化、刺激响应体系、功能材料以及药物传递等众多领域。葫芦脲大环具有一个刚性的疏水空腔,由于其独特而优秀的水相识别能力而备受关注。然而,相对于其他大环化合物,葫芦脲由于其官能团功能化难题而发展相当缓慢。近年来,葫芦脲大环官能团功能化的研究获得了巨大的突破,将葫芦脲大环的主客体识别性质从传统的超分子化学拓展到生物化学、材料化学以及药物化学等交叉研究领域。本文重点总结葫芦脲大环官能团功能化现阶段的研究进展,并对其合成方法进行简单明晰的总结与展望。     

基于柱芳烃主客体作用构筑的超分子纳米载体

近年来,基于主客体相互作用的超分子纳米载体因其独特的自组装特性在癌症治疗领域引起了广泛的关注。柱芳烃作为一种新型的大环分子,因其独特的化学结构和优越的主客体包合能力而成为近年来研究的热点。本文根据不同的治疗机制综述了柱状链纳米载体及其在化疗、光动力治疗、联合治疗等领域的应用。在此基础上,展望了柱芳烃基纳米载体的研究方向和发展趋势。     

基于大环合成受体的超分子纳米阀门

在特定外界刺激下, 修饰于介孔纳米材料表面的超分子纳米阀门可以有效地控制所包封物质如药物模型分子、 抗癌药物分子和寡核酸等生物分子的靶向释放, 在药物释放、 基因转染及传感等领域有广泛的应用前景. 本文结合本课题组的工作, 综述了国内外在基于大环合成受体的超分子纳米阀门体系的化学构筑及功能等方面的研究进展.     

含有氢键供体大环化合物的构筑及其功能研究进展

含有氢键供体基团构筑的大环化合物因其结构中具有可以提供氢键供体的N—H基团,可以为大环化合物的主客体化学提供额外的分子间作用力,在分子识别、自组装以及超分子催化等领域被广泛应用.综述了近十年基于(硫)脲键、酰胺键构筑的大环化合物的合成方法及其在分子识别中的最新研究进展.为今后此类大环化合物的合成及应用提供参考.     

手性杯芳烃及其超分子手性

杯芳烃是由苯酚单元通过亚甲基连接而成的空腔型分子,具有衍生位点多,构象丰富等特点,被称为第三代主体分子。在分子层次,依手性因素的结构特点不同,可将手性杯芳烃分为具有手性亚单元的杯芳烃、固有手性杯芳烃和桥手性杯芳烃。在超分子层次,杯芳烃自身或杯芳烃与其他分子或离子在溶液中、晶态中或二维表面可通过非共价键力形成多种拓扑结构的纳米手性聚集体。研究手性杯芳烃和基于杯芳烃的超分子手性组装体的合成、结构和性能,不仅在理解手性起源、手性结构等方面具有理论意义,而且有望获得以分子识别为基础的手性传感器、手性催化剂、手性分离材料、手性载体和手性纳米材料。本文综述近十年来有代表性的分子手性杯芳烃和以杯芳烃为组分的超分子手性聚集体的设计、合成、结构和功能。着重展示杯芳烃骨架在形成新颖分子手性和超分子手性上的优势,以及杯芳烃单元在实现特定功能如手性识别时发挥的作用。相信随着杯芳烃合成技术和杯芳烃超分子设计的发展,必将进一步发挥杯芳烃的结构优势,涌现出更多性能优异的手性杯芳烃功能分子和超分子手性杯芳烃功能材料。     

通过环加成反应和串联反应构建桥环化合物的研究进展

桥环化合物广泛存在于天然产物和具有重要生理活性的分子中,在药物化学、天然产物化学、合成化学、材料化学及生命科学等领域具有重要的应用价值.近年来,经过广大化学工作者的不懈努力,己发展了系列高效构建桥环化合物的新方法.从环加成反应和串联反应两种策略出发,详细介绍近五年来用于构建桥环化合物的方法及最新研究进展,简要分析目前方...     

含活泼亚甲基多环芳烃与N—溴代丁二酰亚胺的光化学反应

多环芳烃主要来自煤焦油 ,由于这些化合物电子密度高和对称性好 ,在合成耐热性高分子和液晶高分子等聚合物材料方面优于单环芳烃 ,在高性能染料、涂料、医药和农药的合成上也具有良好的应用前景 ,因此探索煤焦油中富含的多环芳烃的转化和利用是提高煤非燃料利用的有效途径。本文利用ＮＢＳ(Ｎ 溴代丁二酰亚胺 )作为光溴化剂 ,研究了温和条件下ＮＢＳ与几种典型的含活泼亚甲基芳烃的光化学反应 ,通过对芴、二苯甲烷 (ＤＰＭ )和二 (1 萘 )甲烷 (ＤＮＭ)等含活泼亚甲基的多环芳烃进行官能团转化 ,得到活泼的溴代中间体 ,为进一步合成多环芳烃…     

基于大环化合物与二氟硼二吡咯亚甲基的超分子荧光系统的设计及应用研究进展

大环化合物由于其独特的刚性结构,功能性和主客体特性在超分子化学中起着至关重要的作用,除了常见的环糊精、杯芳烃、杯吡咯、葫芦脲和柱芳烃之外,近些年来还出现了很多新型大环分子.二氟硼二吡咯亚甲基(BODIPY)染料因其优异的光学性质,包括吸收和荧光发射带窄、摩尔吸收系数和量子产率高以及良好的光、热以及化学稳定性,被广泛应用于生物与化学领域.大环化合物的官能团化已被证明是构建具有特定功能智能材料的有效策略之一.该综述根据BODIPY与大环化合物所构建的超分子系统的功能应用,对近年来报道的这类超分子系统进行了分类总结和讨论,并提出了该领域未来的发展方向.     

含杯芳烃的高分子功能材料的研究与应用*

作为第三代超分子大环化合物的代表,杯芳烃具有特殊的分子识别能力和独特的结构易修性,将杯芳烃掺杂或键合于高分子材料中,可得到各种具有分子识别功能的高分子材料。本文综述了含杯芳烃的高人子材料在化学传感器,色谱及传输分离等方面的研究和应用。     

基于柱芳烃的有机功能材料

超分子化学起源于主客体化学,其发展亦很大程度上依赖于主客体化学。而大环受体分子作为主客体化学重要组成部分在有机功能材料的构筑方面已逐渐显示出其无穷的魅力。在过去的几十年里,科研工作者们深入研究了包括冠醚、环糊精、杯芳烃、葫芦脲、柱芳烃在内的多种有机超分子主体化合物。其中,柱芳烃作为一种新型的易官能化的主体分子,由于其独特的刚性柱状结构和优良的物理、化学性质日益受到广泛关注。它为有机功能材料的制备以及超分子化学的发展提供了更多可能。到目前为止,基于柱芳烃的有机功能材料已在分子识别、细菌病毒抑制、农药检测、重金属离子识别、光传感、纳米粒子的稳定、催化、生物传感及药物控释等多个领域得到运用。本文结合这些材料现阶段的研究进展,对其在上述领域的应用进行简单明晰地总结与展望。     

环丙烷与不饱和化合物发生[3+2]扩环反应的研究进展

由于具有较强的环张力,环丙烷能够与多种不饱和化合物发生[3+2]扩环反应构建五元碳环或五元杂环骨架结构.这些五元环化合物是许多药物、天然产物和生物活性分子的核心结构,同时也是一类重要的有机反应中间体,在医药、农业、化工、有机合成等领域具有十分广泛的用途.近年来,许多化学研究者以环丙烷作为三碳合成子,构建了结构复杂的五元碳环和五元杂环结构,促进了环丙烷领域的快速发展.对近十年来烯烃、醛酮、腈等含有不饱和键的化合物与环丙烷发生的[3+2]扩环反应进行了综述,并对该领域的发展方向进行了展望.     

以苯为模块自组装合成碳纳米片

在300 ℃苯溶剂中, 以无水三氯化铝为催化剂, 以苯和六氯乙烷为碳源, 基于傅克烷基化反应生成三氯乙烯苯, 并以之为模块自组装合成了具有叠层结构的碳微米颗粒, 其层片厚度为300～500 nm. 进而在反应体系和反应条件不变的情况下, 通过引入铝粉颗粒作为基底成功地诱导出厚度为30～50 nm的碳纳米片. 实验结果表明, 所得碳材料由纳米石墨微晶和非晶碳组成. 文中探讨了叠层结构的台阶长大机制, 以及碳纳米片在铝粉表面的异质形核机制.     

新型大环超分子化学:从杂杯芳烃到冠芳烃——纪念黄志镗先生诞辰90周年

本文介绍了杂杯芳烃和冠芳烃的研究起源,总结了杂杯芳烃和冠芳烃的设计与合成、构象和大环空腔结构特征,展示了杂杯芳烃和冠芳烃的分子识别和组装性质,概述了杂杯芳烃和冠芳烃在功能材料的制备中的应用,展望了大环超分子化学未来的发展方向。     

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.     

新型多环芳烃Bisanthene衍生物的合成研究进展

多环芳烃共轭体系作为一种新型的有机光电材料,在有机电子学领域占据着举足轻重的地位.其家族成员Bisanthene具有优异的特性,拥有相对较小的分子能级及平面共轭双烯结构,可以进行化学修饰来合成多种新型多环芳烃.根据Bisanthene结构的特殊性,可以对其短轴纵向修饰以及长轴横向修饰,从而扩大其π电子共轭体系,提高分子的溶解性及稳定性.综述了Bisanthene衍生物的合成方法及性质的研究进展,并对今后的研究方向进行了展望.