基于溶剂原位傅克偶联反应合成杯芳烃有机多孔网络(CalixPOF)及其染料吸附特性

利用1,2-二氯乙烷(DCE)同时作为溶剂和偶联剂,通过溶剂原位傅克偶联反应合成杯芳烃有机多孔网络(CalixPOF)。采用红外光谱(FT-IR)和固体核磁碳谱(13 C-NMR)对CalixPOF的组成和分子结构进行了表征,验证了溶剂原位Friedel-Crafts偶联反应机理。采用氮气吸附、扫描电镜(SEM)、热重(TG)和紫外可见光谱(UV-vis)研究了CalixPOF的比表面积、微观结构、热稳定性和染料吸附效率等性能。结果表明:利用简单的溶剂原位傅克偶联反应可得到热稳定性良好、比表面积较大、可选择性吸附亚甲基蓝染料的CalixPOF,为自具主客体微腔的新型多孔聚合物网络的合成提供了新方法。     

Supramolecular Assemblies with Aggregation-Induced Emission Properties for Sensing and Detection

The fabrication of new supramolecular materials for real-time detection of analytes including ions, organic pollutants, gases, biomolecules, and drugs is of pivotal importance in industrial manufacture, clinical treatment, and environmental remediation. Incorporating fluorescent molecules with distinct aggregation-induced emission (AIE) effects into supramolecular assemblies has received much attention over the past two decades, owing to the remarkable performance of the AIE-active supramolecular materials in sensing and detection. In this minireview, we summarize the recent progress of superior detection systems on the basis of supramolecular assemblies accompanied with AIE features. We envision that this minireview will be helpful and timely for relevant researchers to stimulate new thinking for constructing new AIE-based supramolecular materials with advanced architectures for effective sensing and detection.     

Impact of Multimeric Ferrocene-containing Cyclodecapeptide Scaffold on Host-Guest Interactions at a β-Cyclodextrin Covered Surface

Among non-covalent bonds, the host-guest interaction is an attractive way to attach biomolecules to solid surfaces since the binding strength can be tuned by the nature of host and guest partners or through the valency of the interaction. For that purpose, we synthesized cyclodecapeptide scaffolds exhibiting in a spatially controlled manner two independent domains enabling the multimeric presentation of guest molecules on one face and the other face enabling the potential grafting of a biomolecule of interest. In this work, we were interested in the β-cyclodextrin/ferrocene inclusion complex formed on β-CD monolayers functionalized surfaces. By using surface sensitive techniques such as quartz crystal microbalance and surface plasmon resonance, we quantified the influence of the guest valency on the stability of the inclusion complexes. The results show a drastic enhancement of the affinity with the gradual increase of guest valency. Considering that the sequential binding events are equal and independent, we applied the multivalent model developed by the Huskens group to extract intrinsic binding constants and an effective concentration of host.     

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。     

双敏感性环糊精超分子聚集体的制备及其性能研究

利用光敏感性环糊精衍生物与温度敏感性聚合物主客体间的包结络合作用制备了具有光/温度双敏感性的环糊精超分子聚集体. 首先制备了主体分子光敏感性4-羟基肉桂酸-β-环糊精(4HCA-CD); 再以末端带金刚烷基团(AD)的三硫酯作为链转移剂, 用可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT)法制备温度敏感性双臂聚合物AD-PNIPAM-AD; 用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(¹H NMR)证明了化合物的结构. 利用β-CD的疏水空腔和AD之间的络合性能, 制备了4HCA-CD/AD-PNIPAM-AD双敏感性超分子复合物, 通过二维核磁(2D NMR)对其包结性能进行了探究, 结果证实金刚烷包结于环糊精的空腔中. 所得4HCA-CD/AD-PNIPAM-AD复合物具有光敏感性, 用紫外光照射后, 复合物的分子量增大近一倍. 而且, 4HCA-CD/AD-PNIPAM-AD复合物可以自组装形成超分子聚集体, 其粒径随温度的升降发生可逆的减小或增大.     

葫芦[7]脲与紫精和香豆素修饰树枝形分子的分步结合及对体系发光性质的调控

合成了外围修饰香豆素PAMAM树枝形分子Gm-2(m+1)C, 外围和核心分别共价连接香豆素和紫精的树枝形分子EV-Gm-2(m+1)C (m=0, 1), 以及香豆素和紫精的模型化合物C-Model和EV, 化合物均通过了¹H NMR, IR和MALDI-TOF MS的鉴定. ¹H NMR和光物理研究结果表明, 在pH=4.5的醋酸-醋酸钠缓冲溶液中, CB[7]与紫精和树枝形分子外围的香豆素基团均可形成1:1的包结复合物, 结合常数分别为3.3×10⁶ mol^-1·L和1.4～1.6×10⁵ mol^-1·L. 香豆素基团中7位二乙氨基及取代侧部分香豆素环包裹在CB[7]刚性的疏水空腔内, 包结复合物的形成限制了香豆素7位N,N'-二乙氨基的扭转, 抑制了香豆素基团从发光的分子内电荷转移(ICT)态向不发光的扭曲的分子内电荷转移(TICT)态的转变, 而且CB[7]内腔的疏水环境有利于香豆素ICT态辐射跃迁, 使体系发光大大增强. EV-Gm-2(m+1)C与CB[7]的主客体作用为分步结合机制, 加入的CB[7]先与紫精基团作用形成包结复合物, 待体系中紫精基团与CB[7]结合后, 体系中香豆素基团再与CB[7]作用形成包结复合物. 无论是Gm-2(m+1)C还是EV-Gm-2(m+1)C体系, 均可以通过加入CB[7]的量调节体系中香豆素基团与CB[7]形成包结复合物的多少, 从而实现对Gm-2(m+1)C和EV-Gm-2(m+1)C体系发光的调控. 本工作为可调控发光树枝形聚合物的发展提供了一种新的策略.     

有序介孔硅材料主-客体组装及应用研究

介孔分子筛材料具有高的比表面积和孔体积、发达的孔结构、可控的形貌、表面基团可功能化、耐热、无毒无害等特点,以其为研究核心,在学术界和工业界均具有广泛的应用前景。通过模板法合成孔径在纳米范围的有序介孔硅材料,其具有从一维到三维高度规整的孔道结构,在吸附、分离、催化、生物医药工程等领域展现出巨大的应用潜能。利用具有几何和电子束缚特性的有序规整孔道作为微反应器来进行纳米结构主-客体组装,势必会显著增强其应用价值。本文以有序介孔硅材料规整孔道为基础和出发点,结合本课题组多年的研究结果,系统概述了近几年客体在有序介孔硅材料孔道内组装的进展,探讨了主-客体组装过程中的影响因素和合成机理。最后,着重对主-客体组装材料在环境净化和生物医药工程领域的应用进行概述。     

界面超分子化学与响应性功能表面

超分子化学和界面的结合有效地促进了超分子化学和胶体与界面科学的发展。刺激响应性超分子界面,因在外界刺激作用下能够引起界面物理化学性质的改变并带来新的界面功能,而受到广泛的关注。近年来,溶液中基于偶氮苯 环糊精主客体相互作用的超分子组装体已经得到了广泛的研究。我们将溶液中基于偶氮苯环糊精主客体作用的可控可逆超分子组装体转移到界面上,构筑了具有刺激响应性的功能化超分子界面,并实现了表面浸润性的可逆调控、生物大分子的可控吸附与脱附、光可控的生物电化学催化等功能。我们期待类似的概念可以拓展到其他超分子体系,构筑具有特定结构的功能界面。     

自组装中的苯二甲酸阴离子形貌及质子化效应

在高效合成大环主体化合物环[2][2,6-二（1H-咪唑基）]吡啶[2]（1,4-二亚甲基苯）[cyclo[2]（2,6-bis（1H-imidazol-1-yl）pyridine）[2]（1,4-dimethylenebenzene）;1⁴⁺]的基础上,通过溶液中核磁¹H谱、扩散排序核磁共振谱（Diffusion Ordered NMR Spectroscopy;DOSY）、二维核磁欧沃豪斯效应增强谱（Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy;NOESY）波谱方法,气相中质谱（ESI-MS）及固相中X射线单晶衍射方法,详细考察1⁴⁺与一系列苯二甲酸阴离子客体的相互作用. 发现苯二甲酸阴离子客体的形貌与质子化因素对主客体的作用模式、相互作用的化学计量比以及形成超分子自组装复合物的结合常数均起着决定性的作用. 本文结果将有助于指导后继新型大环主体化合物与多羧酸阴离子构筑的自组装体系的设计和研究.     

方酰胺衍生物及其在离子识别中的应用

方酰胺骨架具有芳香性的四元环状刚性结构,作为双氢键受体和双氢键给体能与许多客体物种结合,是一类重要、理想的氢键给/受体单元,同时该类给/受体的功能化设计为离子识别行为的检测提供了方便。本文综述了近年来方酰胺化合物的结构特性、衍生化方法,及其在超分子中对阴离子、阳离子与两性离子的识别,实现对离子的跨膜传输、分离与萃取、凝胶响应等功能,以及其在有机小分子催化反应中稳定离子型中间体实现对反应底物催化的功能,并展望了方酰胺化合物在离子识别中的发展前景。