甘脲类分子胶囊受体合成方法的研究进展

甘脲类分子胶囊是一类独特的由非共价键弱相互作用力组装而成的人工受体, 在分子识别、自组装、分子微反应器、智能材料等方面得到了广泛而深入的研究. 系统综述了网球型(Tennis ball)、垒球型(Softball)、足球型(Football)及圆盘型(Jelly Doughnut)等分子胶囊的合成方法.     

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。     

杯芳烃-卟啉化合物的合成及性质

杯芳烃和卟啉通过共价键连结或者分子间作用力聚集形成的杯芳烃-卟啉化合物在分子识别、分子催化、分子自组装等方面有潜在的用途. 本工作综述了杯芳烃-卟啉化合物的合成及性质.     

超分子树枝聚合物的起源与发展

超分子树枝聚合物起源于聚合物链结构的2个重要进化(树枝链和超分子),是通过建筑模块在芯、支化单元或表面的分子自组装(非共价键连接)生成的树枝聚合物,具有独特的结构特征和新颖的物理、化学等功能。超分子树枝聚合物的进一步自组织可形成液晶态或柱状体等有序结构。超分子树枝聚合物可分为氢键型、金属配位型、π-π堆叠型、离子型、拓扑型(含轮烷和索烃结构)、混合型(含2种或2种以上不同非共价键)等类型。本文综述各种类型超分子树枝聚合物的合成、结构、聚集态和应用。     

芳炔大环的结构与超分子性质

芳炔大环是由芳(杂)环和炔键构成的具有规整多边形环状分子结构的化合物,自问世以来即受到化学家和材料学家的广泛关注。芳炔大环具有不会坍塌的刚性骨架,环上特定位置可带有柔性侧链或取代官能团,环平面上大的π电子共轭体系和环上灵活的结合点赋予芳炔大环独特而有趣的超分子性质。本文对芳炔大环的超分子性质作了综述,从大环在溶液中的缔合、热致液晶性质、一维超分子自组装及在基底表面或固-液界面二维自组装4个方面展开评述,介绍了研究方法,着重讨论了分子结构与物质性质的关系,并对芳炔大环的应用前景做了展望,为通过合理设计分子结构来制备满足尺寸、形状及功能要求的新型材料提供借鉴。     

超分子聚合机理

与共价键聚合物由单体(M1)通过共价键连接不同,超分子聚合物是由单体(M2)通过非共价键连接而成的长链大分子。聚合包括分子聚合和超分子聚合。超分子聚合描述M2通过非共价键自组装形成超分子聚合物的过程,涉及氢键、π-π堆砌型和立体匹配等驱动力以及分子识别、协同性等特征,与M1通过共价键形成聚合物的过程(分子聚合)不同。为了理解超分子聚合物链结构形成机理,本文分析和讨论超分子聚合的三个主要机理:(1)线性链生长;(2)螺旋链生长;(3)拓扑链生长。     

基于杯芳烃主体的分子自组装研究进展

分子自组装是超分子化学最重要的研究内容之一. 杯芳烃作为继冠醚、环糊精之后的第三代人工合成受体分子已在分子自组装研究方面取得了重要进展并显示了广泛的应用前景. 主要综述杯芳烃衍生物通过氢键、金属诱导配位、π-π作用、疏水作用等非共价键弱相互作用力在溶液状态、固态和界面的分子自组装方面的研究进展.     

杯芳烃对生物活性分子的识别性能

杯芳烃是一类由苯酚和甲醛缩合而成的大环化合物,由于杯芳烃的上沿和下沿容易进行化学修饰及其本身具有一个大小可调节的疏水空腔,使得杯芳烃对客体分子表现出特殊的识别能力.本文就杯芳烃对氨基酸、糖、肽链、蛋白质等生物活性分子及手性药物的分子识别作一综述.     

以大环化合物为主体的荧光传感器的研究进展

超分子化学研究的核心内容之一是主客体分子识别,主体分子通过非共价键作用与客体分子结合并实现一些特定的功能。大环化合物由于拥有特殊的环状结构,可以与客体分子高效结合,配合荧光团可开发性能优异的传感分子,从而受到科研工作者的广泛关注。本文综述了近五年以来冠醚、环糊精、杯芳烃、葫芦脲以及柱芳烃等五类大环化合物作为荧光传感分子的研究进展,并简单介绍了荧光传感器的设计思路、工作原理以及应用,最后对大环荧光传感器的发展作出展望。     

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。     

超分子作用介导的瓶刷聚合物构建及组装

瓶刷聚合物(BBPs)具有独特的分子结构和富有前景的应用领域,因此受到学者们日益广泛的关注。通过共价键接枝策略来合成瓶刷聚合物费时、合成困难,难以功能化。而通过非共价键作用,则容易将侧链接枝到共聚物主链上,为构建超分子瓶刷共聚物提供有利条件。超分子作用的引入,不仅带来瓶刷聚合物制备方面的灵活性,同时使材料具备更多的响应性、可逆性等功能。本文介绍了氢键、主客体相互作用、金属配位作用、离子相互作用等多种超分子作用介导的瓶刷聚合物的构建及组装,分析讨论了其各自特点、构筑策略,阐明了超分子作用介导的瓶刷聚合物的巨大应用潜能和重要研究意义,最后对其目前仍面临的问题和未来发展进行了分析和展望。     

基于分子内非共价相互作用构建非富勒烯受体材料的研究进展*

非富勒烯稠环电子受体因具有易调控的分子结构、宽且强的光谱吸收及较高的光电转换效率吸引了科研人员的广泛的研究兴趣。非富勒烯稠环电子受体分子的中心给电子单元一般为较大的共轭稠环平面结构,这类稠环结构通常是经过多步反应得到,包括合成成本高、难度大且产率低的关环反应过程。研究人员在分子中引入带有O、F、N、Se等杂原子单元, 利用分子内非共价键相互作用来锁定分子骨架得到类似稠环结构的非共价稠环电子受体材料,减少合成过程中关环反应的使用,使得合成更容易,成本更低;利用分子内的非共价相互作用可以增强分子平面性,拓展吸收光谱,降低材料的制备成本。综述了近年来利用分子内非共价键相互作用合成非富勒烯受体材料及其在有机太阳能电池中应用的研究进展, 并展望了其发展趋势和应用前景。     

共价键链杯芳烃-四硫富瓦烯超分子体系研究进展

综述了共价键链的杯芳烃-四硫富瓦烯超分子主体化合物的设计合成及其在电化学调控的分子识别、离子调节的电子转移行为和分子组装等领域的研究进展.     

超分子结构化学

超分子 (ｓｕｐｒａｍｏｌｅｃｕｌｅ)通常是指由两种或两种以上分子依靠分子间相互作用结合在一起 ,组装成复杂的、有组织的聚集体 ,并保持一定的完整性 ,使其具有明确的微观结构和宏观特性。由分子到超分子和分子间相互作用的关系 ,正如由原子到分子和共价键的关系一样。　　 1 987年 ,诺贝尔化学奖授予Ｃ .Ｐｅｄｅｒｓｅｎ(佩德森 )、Ｊ Ｍ .Ｌｅｈｎ(莱恩 )和Ｄ .Ｃｒａｍ(克拉姆 )等在超分子化学领域中的奠基工作 :佩德森发现冠醚化合物 ,莱恩发现穴醚化合物并提出超分子概念 ,克拉姆是主客体化学的先驱者[1～ 3] 。此后 ,作为化学的…     

基于氢键的杯芳烃自组装聚集体设计、合成与表征

利用氢键等非共价键构筑超分子结构从而实现预定的功能是现在的热门研究领域之一.杯芳烃作为一类新型主体分子,因为具有空腔可调、易于修饰和构象多变等特点,能方便的作为分子设计的合成平台,在超分子化学中受到了广泛关注并得到了深入研究.选择适当的溶剂和碱,控制条件可以得到不同构象的杯[4]芳烃下缘四乙酸乙酯衍生物,它们分别是锥式、部分锥式、1,2交替和1,3交替四种异构体.进一步将它们与尿素反应得到相应的含有脲基的衍生物.由于脲基能形成氢键,产物表现为聚集体形式,部分锥式的衍生物是具有固有手征性(inherent chri-ality)的杯芳烃的消旋混合物.     

杯芳烃吡啶衍生物作为液膜载体对金属离子的选择传质

超分子化学主要研究以非共价键弱相互作用力结合的分子聚集体体系,分别识别作为超分子化学的基础,是目前研究的热点.冠状化合物、天然和修饰环糊精以及环番等主体的分子识别已被广泛研究,而杯芳烃等人工合成受体体系的分子识别研究还相对有限.杯芳烃,正如环糊精一样,起源于19世纪,但直到70年代末,Gutsche对其大小可调的空腔产生兴趣,设想可以用来作为广泛的人工酶模型,对其合成方法进行了深入研究,优化出合成路线,可以方便地制备较大量的价廉样品,从而启动了杯芳烃化学的发展[1].......     

基于超分子大环功能材料在PFASs污染物检测与吸附分离中的应用

水污染问题目前已成为世界上最为紧迫的环境问题之一.全氟烷基和多氟烷基物质(PFASs)因其具有高毒性、持久性、生物积累性、远距离迁移性等性质,对人类健康和生态环境产生了严重的危害.开发PFASs的检测和去除技术成为了当今社会的关注重点.超分子大环材料作为一类新兴的多功能材料,具有丰富的主客体分子识别、良好的环境适应性和结构的可设计性等优点.超分子大环材料的可设计性赋予其特定的多功能性,使其成为同时检测和去除环境水中PFASs的理想平台.本文综述了超分子大环及其衍生物在检测和吸附去除PFASs中的应用,首先对常见的PFASs分类进行了介绍,接下来探讨了具有PFASs高吸附效率的特定超分子结构类别及相关吸附机理.最后介绍了超分子吸附剂再生的方法.同时也为具有改进PFASs去除性能的下一代功能超分子材料的设计提供了一些见解.     

多金属氧簇与倍半硅氧烷簇构筑的簇-簇杂化分子的合成及自组装结构

以Wells-Dawson型多金属氧簇(POM)与T₈型倍半硅氧烷簇(POSS)为构筑单元,通过点击化学反应制备了一种由共价键连接形成的、新型的纳米簇-簇杂化分子(POM-2POSS),并采用核磁共振(NMR)、质谱(MS)和红外光谱(IR)对产物化学结构进行了表征. 由于两个POSS簇连接在POM簇的同一侧,分子呈现“V”形. 同时,利用X射线衍射(XRD)及透射电子显微镜(TEM)表征了簇-簇杂化分子在本体中通过自组装过程形成的超分子结构,结果表明该簇-簇杂化分子形成了有序的层状结构,周期仅为5.1 nm. 本研究获得结果对以这类纳米簇为构筑单元构筑新型杂化分子以及通过自组装过程形成的、有序超分子结构的新型杂化材料的设计及制备提供了一个新的思路.     

环糊精-石墨烯超分子体系

环糊精是由D型吡喃葡萄糖通过α-1,4-糖苷键连接而成的环状超分子主体化合物,其特殊的结构赋予了其良好的分子识别性能;石墨烯是仅由单层sp杂化的碳原子构筑的具有良好的电化学性能的材料.作为著名的"明星分子",石墨烯类材料无疑是近5年来研究热点之一.在各种各样的石墨烯材料中,由环糊精-石墨烯联合构筑的超分子体系在保留二者优良性能的同时又引入了新的功能特点.综述了近些年来新发展起来的环糊精-石墨烯超分子体系:通过二者作用方式进行了分类,分为共价键连接和非共价键连接;综述了该超分子体系在药物运输及释放、电化学检测(包括对药物分子、污染物和生物分子的检测)等领域的应用;最后对该体系在药物负载及释放、模拟生物固氮、燃料电池、研究电子传导等应用前景进行了展望.     

芳香碘基-Cu(Ⅱ)聚合配位引导组装的特殊层状超分子的晶体结构

近年来,有关无机碘(I2)及其相关化合物的溶液和晶态超分子结构的研究十分活跃,但对芳香碘基的超分子化学研究,特别是结构组装的应用研究尚未见报道．无机碘化物超分子结构组装的一个明显弱点是其对其它主体分子骨架的结构依附性和不稳定性．而芳香碘基通过共价键被固定于芳环