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.     

官能团化刚性大环的超分子化学

重点介绍具有纳米尺寸的苯炔刚性大环的超分子化学: 包括聚集效应, 主客体化学、液晶行为及二维、三维超分子结构等.     

超分子有机膦大环化合物研究进展

有机膦大环化合物是伴随着大环化学的出现而发展起来的．它们不仅具有多变的结构而且非常稳定;不仅能够包结客体分子,还可以与许多过渡金属形成稳定的配位化合物,在主客体化学以及金属有机催化领域中受到人们的广泛关注．由于其独特的性质,有机膦大环化合物在超分子化学的发展中具有重要的地位．本文主要介绍了近些年有机膦大环化合物研究的新进展及其在超分子化学中的应用．     

基于大环分子的主客体超分子荧光探针

针对环境污染源的早期检测和疾病的预防与治疗已经研究开发出许多检测技术手段,其中,荧光探针作为一种方便、灵敏、可视化的检测技术得到了广泛关注与认可。大环分子荧光探针作为一类重要的荧光探针逐渐引起了研究者的关注。大环分子具有特定尺寸、可特异性配合某些基团的空腔。因此,在设计这类荧光探针时可以充分利用大环分子的空腔优势。此外,大环分子容易通过化学修饰制备多种功能化衍生物,这也为设计大环荧光探针提供了更多选择。本文回顾了大环分子荧光探针的设计策略,主要从探针的化学组成以及相互作用机理来阐述,为大环分子荧光探针的设计提供了系统的理论指导。     

基于手性大环主体的对映选择性识别

手性均一性是生命体系的基本物质结构特征,这导致手性对映体分子的识别和区分在许多与生命健康相关的领域都具有重要意义.大环主体是进行分子识别的重要工具,而通过构筑手性大环主体来实现对手性对映体客体的识别和区分一直是超分子化学研究的重要课题.近年来,随着大环主客体化学的蓬勃发展,基于手性大环主体的对映选择性识别也取得长足进步.本文概述了手性大环的常用构筑策略,并重点综述了具有代表性的手性大环主体以及它们的对映选择性识别能力,旨在激发具有优异对映选择性识别和区分能力的大环主体的开发和应用.最后总结了这一领域目前存在的挑战和发展前景.     

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。     

基于大环主体化合物的不对称超分子催化

超分子化学与催化的不断渗透融合催生了超分子催化这一挑战性的前沿研究热点。作为超分子化学的主要研究对象,大环化合物因具有可以和不同客体分子通过非共价相互作用可逆结合的识别位点,模拟酶催化中对底物分子的预组织过程,在超分子催化发展之初就备受关注,并在近二十年来取得了可喜的发展。本综述主要介绍了近十年来发展的基于冠醚、环糊精和杯芳烃等大环主体分子的代表性手性超分子催化剂,以及它们在不对称催化反应中的应用,重点阐述了主-客体等弱相互作用对催化剂活性和对映选择性的超分子调控作用,同时对这一研究领域目前存在的局限性和不足进行了总结,并展望了不对称超分子催化的发展前景。     

超分子大环化合物用于染料吸附的研究进展

染料在许多工业领域中的长期广泛使用,带来了严重的环境水污染问题,威胁人类健康,因此有效地从水中去除染料是亟待解决的问题。吸附由于具有高效、简单和低成本的优点而成为降低水中染料含量最有吸引力的技术之一。吸附剂的选择对染料的高效吸附至关重要。具有大环空腔的超分子大环化合物作为主体分子对很多客体分子都具有较强的吸附作用,其作为染料吸附剂得到了极其广泛的关注。该文综述了基于大环化合物的吸附剂的制备及用于水体中染料去除的研究,对各种吸附剂的吸附性能进行了讨论,并对基于大环化合物的染料吸附剂的未来发展提出展望。     

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。     

常见大环自组装构建分子胶囊

分子胶囊以其独特的分子结构在控制药物释放、催化、材料科学和生物医药等领域具有潜在的应用价值.分子胶囊可由不同的分子模块通过共价键或非共价键构建.着重描述了由常见的大环主体(环糊精、杯芳烃、杯吡咯、卟啉、环三藜芦烯和葫芦脲)通过自组装形成的分子胶囊.这些分子胶囊通过非共价键(氢键、静电作用、疏水作用及范德华力等)连接,使得分子胶囊具有可控的可调节的分子结构.通过这些独特的分子结构,分子胶囊可在溶液或固相中包裹各种各样的有趣的客体.     

四苯乙烯衍生物与大环主体在主客体相互作用下的聚集诱导发光

具有聚集诱导发光性质化合物的发展不仅很大程度上解决了传统有机分子发色团在高浓度、固态或者薄膜等形式的聚集状态下荧光猝灭的问题,而且扩展了有机发色团在荧光探针、传感器以及细胞成像等方面的应用。其中,四苯乙烯及其衍生物作为具有聚集诱导发光性质的典型化合物已被广泛应用在材料化学、生物化学等相关研究领域。受此启发,超分子化学家也将这类具有聚集诱导发光性质的四苯乙烯及其衍生物作为研究对象引入到超分子化学的领域,特别是利用大环主体与四苯乙烯客体通过主客体相互作用有效地限制了荧光客体分子的分子内转动或运动,增强了这类超分子体系的发光强度,并为其在刺激响应性传感器、智能探针等方面提供了新思路。本文总结了近年来涉及四苯乙烯衍生物与大环主体通过主客体相互作用形成聚集诱导发光超分子体系的发展,并按照大环主体进行分类简要介绍其应用。     

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。     

大环多胺的超分子识别作用

就大环多胺及配合物为主体分子对金属离子,磷酸根,氨基酸,肽及核苷酸等的超分子识别作用、影响因素和识别机制进行了简述。     

苯并咪唑大环四胺金属配合物的超分子识别与催化水解作用

以1,4,7,10-四氮杂环十二烷(Cyclen)为原料合成了一种新型苯并咪唑大环四胺Zn(Ⅱ)配合物,目标化合物经1H NMR,质谱,元素分析等表征.用紫外光谱法研究了配合物对核苷等的超分子识别作用和对α-吡啶甲酸对硝基苯酚酯(PNPP)的催化水解作用.结果表明配合物与核苷等客体以1∶ 1或1∶ 2形式形成超分子化合物,其中对脱氧鸟嘌呤核苷(2'-Deoxyguanosine,dG)的识别作用最强 (K=31917 dm3·mol-1);对PNPP的催化水解是其在自然条件下水解速率的25倍.     

基于分子间卤键的超分子平面大环自组装

本工作报道了含卤键供体和受体片段的三种芳酰胺分子(化合物1~3)的设计和合成, 并对固相中卤键的不同作用模式进行了探索和分析. 化合物1的晶体数据显示, 由于没有分子内氢键, 组成分子的三个芳环相互扭转一定角度, 并且在分子间交替排列的N···I和O···I卤键的控制下, 组装成了一条线型的超分子组装体. 由于酰胺羰基和两个紧邻的氟原子之间的排斥作用, 化合物2未能形成分子内三中心氢键. 在此基础上, 将三氟碘代苯作为卤键供体片段引入到化合物3中, 并且在折叠体骨架中嵌入了嘧啶单元. 化合物3的晶体数据显示, 基于多组有效的分子内三中心氢键和分子间较强的卤键作用, 双分子间形成了[1+1]的超分子大环. 另外, 由于嘧啶环的引入, 使得该超分子大环接近共平面.     

大环吸附剂在离子污染物去除中的应用

水污染已对人类健康和生态系统构成了严重的威胁。很多污染物,包括重金属、染料、抗生素等在水体中以离子形式存在。吸附被认为是去除离子污染物的有效手段之一,但目前针对离子污染物的吸附剂在吸附容量、强度以及速率上还难以满足工业化净水要求。近年来,有机大环分子在离子识别领域表现出独特优势。大环分子上丰富的氧、氮原子,可与离子产生静电吸引、配位、氢键等相互作用;其疏水空腔可进一步通过离子-π作用、π-π作用、疏水作用等增强与有机离子的结合能力。因此,将大环分子引入吸附剂有望改善离子吸附性能。本文对近3年来关于大环吸附剂的工作进行总结。本文将分别对大环基多孔有机聚合物和大环修饰固态材料两类主要的大环吸附剂进行介绍。本文不仅归纳这两类材料的构筑方法,而且介绍其典型代表在吸附金属离子、非金属离子以及有机离子中所表现的应用性能。本文在结尾对该领域的发展现状以及所面临的挑战进行了简要的总结与展望。     

胍基化合物在分子识别中的应用

对胍基化合物的结构、物理化学性质进行了简要说明,重点综述了胍基化合物的分子识别功能在主客体化学中的应用和最新研究进展。参考文献49篇。     

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。     

蓬勃发展中的超分子科学

超分子科学作为学科的交叉与融合而产生的新研究领域,近年来得到了迅猛的发展,取得了令人瞩目的成果,有望在生命科学、材料科学、分子电子学、传感器等领域发挥至关重要的作用,因而国内外愈来愈多的科学家加入到这一研究领域.     

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。