苝酰亚胺和大环化合物的超分子组装(英文)

苝酰亚胺及其衍生物是一类具有良好的π…π堆积能力和优良的光电性能的n型半导体材料,通过该类化合物与大环化合物构筑纳米超分子组装体是近年来化学、材料科学和纳米科学等领域备受关注的研究之一。本文主要论述了近年来以共价或非共价的方法将超分子大环化合物引入到苝酰亚胺体系构筑出各种纳米功能超分子组装体的研究进展,可以认为超分子大环化合物与苝酰亚胺的组装不仅可以调节苝酰亚胺的光物理行为,而且还可以赋予超分子组装体很多新颖的物理化学特性,使其在传感材料和光电器件等方面展现出很大的潜在应用价值。这些研究极大地拓展了构筑新颖苝酰亚胺纳米超分子组装体的方法。我们相信本文对于进一步构筑具有特定结构和功能的苝酰亚胺-大环化合物超分子组装体将起到积极的促进作用。     

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。     

三重和四重氢键体系:设计、结构和应用

氢键是超分子化学领域具有特别重要地位的一种非共价作用。近年来,通过氢键自组装制备超分子聚合物已经成为超分子化学的一个热门研究领域。构筑性能优良的多重氢键体系奠定了这个领域的研究基础。其中,三重和四重氢键体系在构筑超分子组装体方面得到了广泛应用。本文综述了三重氢键、四重氢键组装体系的研究进展及其应用,重点介绍了各种三重氢键、四重氢键体系的设计思路和影响其稳定性的各种因素。     

典型锕系超分子组装体的构筑原理及研究进展

锕系超分子化学是锕系元素化学的重要研究领域,可以为乏燃料后处理的配位化学基础研究提供重要信息,并为探索锕系功能材料在发光、传感、催化和分离等方面的功能应用提供关键材料体系。本文介绍了基于锕系金属离子的金属-有机超分子组装体这一新兴领域的最新研究进展。从锕系超分子组装体的构筑原理出发并结合笔者自身研究情况,对基于主客体准轮烷配体的锕系-轮烷配位聚合物、具有闭合结构的锕系配位组装体和基于超分子相互作用的锕系超分子聚合物这三类典型的锕系超分子组装体的研究进展进行了梳理和总结阐述。期望为未来新型锕系超分子组装体的设计合成提供参考,促进相关领域的进步和发展。     

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。     

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.     

有机阳离子-无机多阴离子复合物:高分子体系中的组装及其自组装

有机阳离子包覆多金属氧簇无机多阴离子形成的具有确定化学组成、两亲性核壳结构超分子复合物,具有易于调控和集成有机和无机组分结构与功能的特性.以此类复合物为预组装体的自组装和高分子功能杂化材料展现了一类具有多方面构筑超分子组装体的新型构筑基元体系.如何实现预组装体复合物在结构稳定、具有良好加工性基材中的组装和功能化成为这一领域的重要研究内容.本文系统地总结了基于此类超分子复合物的高分子纳米复合材料和溶液中组装方面的研究进展与发展趋势.     

[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。     

四重氢键自组装体系的设计与应用

氢键是自然界中最基本的分子间弱相互作用力之一,是构筑超分子自组装体系的理想推动力。近年来,构筑性能优良的多重氢键组装体系已经成为超分子化学的一个热门研究领域。其中,四重氢键组装体系因具有较强的结合力、合成简单、结构易于修饰以及可预测的识别性能等优点,在构筑超分子组装体方面得到了广泛应用。本文综述了四重氢键组装体系的研究进展,重点介绍了各类四重氢键体系的设计思路及其应用。     

二维材料的一维纳米带

自石墨烯被发现以来,二维材料研究成为一个新的研究热点。当二维材料制备成一维纳米带结构后,由于宽度方向上的限域效应和边缘结构的差异,导致其具有区别于二维材料的独特的电学、光学和磁学性质,因此逐步成为科学家关注的焦点。本文主要介绍了石墨烯、石墨炔、联苯烯、氮化硼、黑磷、过渡金属二硫族化合物等二维材料的一维纳米带的结构、制备方法和性能研究。首先讨论了二维材料制备成一维纳米带后的结构与性能的改变;其次,着重阐述了典型的纳米带制备方法,包括“自上而下”和“自下而上”两种策略,如二维片层刻蚀、打开纳米管、化学合成、化学气相沉积、外延生长及碳纳米管限域生长等方法,实现可控制备指定纳米宽度与具有特定边缘结构的纳米带,最终获得不同于其二维材料本体的特殊性能。最后,总结了不同方法制备纳米带的优缺点,提出了需要克服的困难和挑战,并展望了未来的研究方向,希望能引起国内外同行的广泛关注。     

Exploring Group 14 Structures: 1D to 2D to 3D

Various one‐, two‐ and three‐dimensional Group 14 (C, Si, Ge, Sn, and Pb) element structures at P=1 atm are studied in this work. As expected, coordination number (CN)—not an unambiguous concept for extended structures—plays an important part in the stability of structures. Carbon not only favors four‐coordination, but also is quite happy with π‐bonding, allowing three‐ and even two‐coordination to compete. Highly coordinated (CN>4) discrete carbon molecules are rare; that “saturation of valence” is reflected in the instability of C extended structures with CN>4. Si and Ge are quite similar to each other in their preferences. They are less biased in their coordination than C, allowing (as their molecular structures do) CN=5 and 6, but tending towards four‐coordination. Sn and Pb 3D structures are very flexible in their bonding, so that in these elements four‐ to twelve‐coordinate structures are close in energy. This lack of discrimination among ordered structures also points to an approach to the liquid state, consistent with the low melting point of Sn and Pb. The Group 14 liquid structures we simulate in molecular dynamics calculations show the expected, effective, first coordination number increase from 5.1 for Si to 10.4 for Pb. A special point of interest emerging from our study is the instability of potential multilayer graphene structures down Group 14. Only for C will these be stable; for all the other Group 14 elements pristine, unprotected, bi‐ and multilayer graphenes should collapse, forming “vertical” bonds as short as the in‐plane ones.     

Rigid optically-active D2 and D3 macrocycles

The synthesis and characterization of novel optically-active macrocycles, obtained by esterification reaction from a binaphthyl-containing diol and phthalic or terephthalic acids, and possessing overall D2 or D3 symmetry, is described.     

Vitamin D

Ohne Zusammenfassung     

Solvent-controlled structural variation from 1D+2D→3D network with coexistence of polycatenation and polythreading to the 2D→3D polythreaded array

This article represents two types of entanglements, [Co₂(bibp)(BTB)₂][Co(bibp)₂(H₂O)₂] (1) and [Co₃(bibp)₂(H₂O)₂(BTB)₂]·2H₂O·2DMF (2) (bibp = 4,4′-bis(1-imidazolyl)biphenyl and H₃BTB = 1,3,5-tris(4-carboxyphenyl)benzene), which are 2-D→3-D polycatenated frameworks formed by parallel catenation of 1-D+2-D→2-D polythreaded motifs based on the double-layered sheet penetrated by ribbons of rings (1) and a 2-D→3-D mutual polythreading of three double-layered sheets with dangling arms (2), which is assembled by the same initial materials by simply changing the volume ratio of water/DMF medium.     

Total synthesis of cryptomoscatones D1 and D2: stereochemical assignment of cryptomoscatone D1

The first total synthesis and structural elucidation of cryptomoscatone D1, and a novel synthetic approach for cryptomoscatone D2 were achieved in 30% and 29% overall yield, respectively. The synthesis relied on the use of a key Mukaiyama aldol reaction followed by a diastereoselective carbonyl reduction that allowed the preparation of four cryptomoscatone isomers in a stereochemically divergent manner. Comparison of NMR data and CD curves of the synthetic stereoisomers and natural products confirmed the stereochemical nature of cryptomoscatone D2, and led to establishing the absolute configuration of cryptomoscatone D1.     

Dimension Engineering of Stimuli-Responsive 1D Molecular Crystals into Unusual 2D and 3D Zigzag Waveguides

We demonstrate an innovative technique to achieve organic 2D and 3D waveguides with peculiar shapes from an acicular, stimuli-responsive molecular crystal, (2Z,2′Z)-3,3′-(anthracene-9,10-diyl)bis(2-(3,5-bis(trifluoromethyl)phenylacrylonitrile), Ant-CF₃. The greenish-yellow fluorescent (FL) Ant-CF₃ molecular crystals exhibit laser power-dependent permanent mechanical bending in 2D and 3D. Investigation of a single-crystal using spatially-resolved Raman/FL/electron microscopy, and theoretical calculations revealed photothermal (Z,E)/(E,E) isomerization-assisted transition from crystalline to amorphous phase at the laser-exposed regions. This phenomenon facilitates the dimension engineering of a 1D crystal waveguide into 2D waveguide on a substrate or a 3D waveguide in free space. The bends can be used as interconnection points to couple different optical elements. The presented technique has broader implications in organic photonics and other crystal-related photonic technologies.