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。     

基于葫芦[7]脲主体的功能超分子体系的构筑及应用研究

<正>超分子化学是研究两个或两个以上分子通过非共价作用形成复杂有序体系的科学.主客体化学是超分子化学的重要研究内容之一,构筑具有环境响应性质的新型主客体功能化体系是主客体及超分子化学研究中的重要内容,具有广泛的应用前景。本论文合成了一系列外围修饰不同客体分子的功能树枝形聚合物体系,研究了葫芦[7]脲(CB[7])主体分子和树枝形聚合物外围客体分子的组装行为,探讨了主客体作用在药物可控释放和提高光捕获体系性能中的应用;构筑了一系列聚集诱导发光基团修饰的两亲分     

由葫芦脲和苯胺构筑的假聚轮烷及其自由基稳定性的研究

用大环分子受体与聚合物,特别是导电型聚合物构筑而成的纳米超分子组装体在功能上所表现出来的独特性质吸引了越来越多的研究者的关注．早期研究所用的大环分子受体主要集中于冠醚和环糊精．近年来,新一代大环分子受体——葫芦脲逐渐成为研究热点．南开大学元素有机化学国家重点实验室刘育研究组首次报道了由葫芦脲和苯胺聚合物组成的超分子组装体,     

超分子有机框架:水相周期性自组装孔结构

概述了水相超分子有机框架组装方面最近的进展. 在简述了利用多头基单体构筑超分子组装体的背景之后, 介绍了利用三头基和四头基分子形成超分子网络组装体的重要例子, 着重描述了利用刚性预组织平面三角形单体和四面体单体, 通过葫芦脲[8]对4-苯基吡啶盐堆积二聚体的包结作用, 在水相构筑二维和三维超分子有机框架的进展, 并简要叙述了在水相表征周期性自组装结构的仪器分析方法. 最后就超分子有机框架构筑的单体设计及其可能的应用及功能做了分析与展望.     

向日葵状葫芦脲的合成与超分子自组装

葫芦脲(CB[n],n为最小重复单元数)是一类由苷脲与甲醛经缩合环化而形成的大环分子,因具有良好的分子识别性能及配位性能,在分离、催化、医药、互锁分子及超分子体系构建等领域有着广泛的应用。本课题组在苷脲分子中间的桥上增加一个碳原子,得到苷脲类似物丙基二脲(TD),TD进一步与甲醛缩合环化得到一系列向日葵状葫芦脲类似物(TD[n])。与传统苷脲相比,TD容易在碳原子上衍生化,衍生物对成环反应的影响较小,容易获得TD[n]。相比CB[n]的n最小值为5,TD[n]的n最小值减小到4,TD[4]是目前为止文献报道的葫芦脲家族的最小成员。此外,这些TD[n]有的对金属离子具有很好的选择配位能力,有的对质子化有机胺具有强的外结合性能,它们分别构建了一系列一维、二维或刺激响应型超分子聚合物。研究结果为TD[n]在超分子化学等领域的进一步应用打下坚实的基础。     

葫芦脲的研究进展

葫芦脲(CB[n])及其衍生物是由n个苷脲单元连接成的穴状分子,因其结构特殊,受到广泛的关注与研究。本文综述了CB[n]的性质、合成以及近年来CB[n]在分子开关、催化剂、药物载体等方面的研究进展。     

葫芦[n]脲超分子水凝胶的研究进展

超分子化学的发展一直是众多研究者所关注的一大热点,葫芦[n]脲作为第四代大环主体分子,拓宽了超分子化学领域的发展。水凝胶是一种具有可拉伸性、生物相容性、环境响应性等多种优异性能的软材料。人们充分利用葫芦[n]脲优异的分子识别能力和配位能力,研究出了一系列具有特殊功能的超分子水凝胶材料。本文在结合葫芦[n]脲特点的基础上,着重论述了葫芦[n]脲水凝胶在(刺激响应性、粘附性、自愈合性)功能性材料、(药物传递、伤口敷料、仿生)生物医学材料、超分子发光材料等领域的研究前沿和动态,并且对葫芦[n]脲水凝胶的主要设计思路进行了讨论。最后,针对当前存在的问题以及未来可能的发展方向对葫芦[n]脲水凝胶的研究前景作出了展望。     

葫芦脲的分解氧化研究

葫芦脲是高度对称的刚性分子,在试图改进Kim等氧化制取羟基葫芦脲的过程中发现,葫芦[6]脲(CB[6])在多种过硫酸盐(过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸胺)的氧化下,除了可以获得羟基葫芦脲外,还可以得到进一步分解产物草酸.研究表明,CB[n](n=5,7,8)及其羟基葫芦脲也存在类似的现象.这是国内外首次发现葫芦脲在进行腰位C—H键羟基化的同时,还可以进一步氧化形成草酸.     

超分子自由基:构筑、调控与功能

自由基既是新型功能材料的构筑基元,也是常见的反应中间体.调控自由基的活性,具有重要的理论意义和应用价值.为此,我们提出了"超分子自由基"的概念,系指通过非共价作用稳定或活化的自由基.基于葫芦脲的主客体化学,构筑了不同结构的超分子自由基,借助葫芦脲分子的结构特征,从三个方面对自由基的活性进行调控：（1）利用葫芦脲的空间位阻效应和静电效应,稳定自由基阴离子,从而构筑了新型有机近红外光热转换材料,并应用于选择性抗菌;（2）利用葫芦脲的静电效应,活化自由基阳离子,实现了对芬顿氧化反应的显著加速;（3）利用葫芦脲主客体化学的动态可逆性,实现了对反应中间体活性的自适应调控,从而显著地提升了醇氧化反应的催化效率.上述研究表明,构筑简便、活性可调的超分子自由基在功能材料和超分子催化领域具有广阔的应用潜力,未来有望得到进一步的发展.     

葫芦[8]脲的环套环分子组装

以4,4'-联吡啶鎓、 2,6-萘二酚和2,7-萘二酚为基本结构单元, 设计合成了2种带有分子内给受体相互作用的大环化合物, 并采用紫外光谱和核磁共振等手段研究了其与葫芦[8]脲的键合行为. 研究结果表明, 在水溶液中大环的2,6-萘二酚和2,7-萘二酚与4,4'-联吡啶鎓之间存在分子内的电荷转移相互作用, 而葫芦[8]脲可以键合这2种大环化合物, 导致电荷转移吸收峰增强并红移, 表明葫芦[8]脲能增强这种分子内的电荷转移相互作用, 形成稳定的环套环分子组装体. 这种结构是基于葫芦[8]脲的新型拓扑结构.     

[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。     

荧光法研究萘酚与胍的包合性质

超分子化学是一门范围广泛,发展迅速的新学科,涉及自然科学的诸多领域。它主要研究主-客体分子之间通过非共价键组合为复杂化学体系的过程。葫芦脲又称胍环,是继冠醚、穴醚、环糊精和杯芳烃之后又一类新的主体化合物。葫芦脲是一类由n个甘脲单元和2n个亚甲基桥联起来的一种桶状的大环化合物[1],其顶部和底部为羰基氧,其结构高度对称,两端口完全相同。又因其形状酷似葫芦,故Freeman等提议用葫芦脲(Cucurbituril,简称CB)命名这种大环化合物。由于其系统命名太复杂,故俗名已被广泛应用。经X射线晶体衍射及光谱分析表明葫芦[6,7,8]脲的疏水空…     

基于蒽骨架衍生物的结构与组装性能

蒽是由3个苯环线型排列形成的稠环芳香族化合物,具有较大的疏水刚性平面和富电子的共轭体系.这些结构特性不仅赋予蒽较高的荧光量子产率和良好的光电性质,而且有利于其分子间有序相互作用的建立,使蒽成为构建共价聚集体和非共价组装体的良好构筑单元,在制备结构多样和功能特异的材料中表现出广阔的应用前景.本文从驱动聚集体和组装体形成的角度出发,归纳总结基于蒽芳香骨架的共价聚集体和非共价组装体结构,揭示蒽芳香骨架对结构及功能的影响,阐述这些聚集体和组装体在有机光电材料、有机半导体材料、超分子化学等领域中的应用.     

臭氧氧化法合成全羟基葫芦[6]脲

葫芦脲(CB[n])的直接衍生化一直是一项难题。本文用臭氧氧化法将CB[6]衍生化,合成全羟基葫芦[6]脲((OH)12CB[6])。CB[6]与O3在20℃下反应 22h,生成(OH)12CB[6]的产率为44%,并探究了丙酮扩散法、柱层析法和DMSO提纯法三种去除无机盐的方法的可行性。臭氧由电解水制得,成本低,没有二次污染,且臭氧氧化能力强,在室温下即可氧化葫芦脲。本文为合成全羟基葫芦脲提供了新的方法。     

基于葫芦脲[8]包结增强供体-受体作用构筑“刚-柔”型超分子共聚物

设计合成了一种缺电性的刚性棒状超分子单体,在葫芦脲(CB[8])存在下,它与富电性的柔性单体受CB[8]包结增强的供体-受体作用驱动在水中共组装形成"刚-柔"(rod-coil)型超分子共聚物.运用核磁共振滴定实验、紫外-可见光谱、二维扩散排序核磁共振谱(DOSY)、动态光散射(DLS)以及透射电子显微镜(TEM)等对超分子聚合物的形成及其结构进行了证实和表征,并发现该超分子共聚物在低浓度下采取伸展的线形构象,当浓度增加到一定程度后其线形骨架发生卷曲,转变为颗粒状团聚结构.     

小分子共价DNA的组装及生物医学应用

DNA,由于其精确的碱基互补配对、良好的生物相容性、稳定的物理化学性质,不仅可用于组装各种形状和尺寸的纳米结构,而且可以设计动态的纳米器件。为了进一步拓展DNA的应用,可通过化学修饰引入功能分子或基团,从而实现二者功能的集成。目前,DNA与高分子、树状分子、多肽和蛋白等共价有机杂化体的合成、组装及在药物运输和控释等领域的应用已研究得比较成熟,而结构和功能多样的小分子与DNA共价杂化体,由于疏水小分子体积小,其组装受到限制,近年来科研者通过结构衍生或增多芳香环等研究其组装行为及应用。本文主要综述了疏水小分子共价连接DNA后的组装行为及其在生物医药领域的潜在应用,并对这类杂化体纳米材料的研究前景进行了展望。     

简便高效的超分子多肽治疗策略

在众多疾病治疗药物中,多肽药物以其高活性、特异性与低毒副作用等优点受到广泛关注.然而,稳定性差和体内半衰期短制约了多肽药物的临床发展.最近,国家纳米科学中心易宇、赵宇亮与清华大学王华、张希等合作,提出了一种简便高效的超分子多肽治疗策略.以含有葫芦[7]脲的聚乙二醇为载体,通过N端含苯丙氨酸的多肽与葫芦[7]脲的主客体相互作用,构筑了超分子多肽纳米药物,用于抗肿瘤多肽的体内输送.与单纯多肽药物相比,超分子多肽纳米药物毒副作用减小,在血液循环中稳定性增强,并且更易于在肿瘤部位富集,实现了良好的抑制肿瘤生长效果.该研究为超分子化学在多肽和蛋白类药物递送方面的应用提供了新思路,具有显著的临床转化应用前景.     

含有葫芦[6]脲的新型准轮烷的合成

通过葫芦[6]脲(CB[6])与两个质子化的1,4-丁二胺在水溶液中于室温下进行超分子自组装, 得到一种新型的准轮烷. 通过¹H NMR, 质谱和¹H ROESY NMR对其结构进行了表征, 证实CB[6]位于质子化1,4-丁二胺的脂肪链上, 通过非共价键与1,4-丁二胺结合, 并且主体(CB[6])与客体的结合的物质的量之比为2∶1.     

端基含活性烯基的准轮烷的合成及表征——葫芦[6]脲与端烯基紫精的超分子自组装

通过葫芦[6]脲(CB[6])与端烯基紫精[N-正丁基-N’-(p-乙烯苄基)-4,4’-联吡啶盐, 4VBVBu]在水溶液中于室温下进行超分子自组装, 得到一种端基含活性烯基的水溶性紫精葫芦脲[2]准轮烷(4VBVBuCB), 并通过1H NMR, IR, 元素分析对其结构进行了表征, 证实CB[6]位于4VBVBu端基的脂肪链上通过非共价键与4VBVBu结合, 并且CB[6]与4VBVBu结合的物质的量之比为1∶1. 热重分析(TGA)和紫外-可见吸收(UV-Vis)的结果证实了4VBVBuCB比4VBVBu有更高的热稳定性和UV-Vis吸收; 盐效应结果表明NaI是4VBVBuCB优良的沉淀剂; 环境扫描电镜(ESEM)证实4VBVBuCB比4VBVBu具有较强的刚性和较差的结晶能力.     

基于大环主体构筑的超分子载药体系

近年来,为了降低癌症治疗中药物对正常细胞的副作用,发展响应癌细胞特定微环境变化,并实现药物靶向输送的功能化载药体系,引起了化学和药物学领域学者的广泛关注。以非共价作用构筑的超分子载药体系,在外界刺激下,可实现结构、形貌和功能的动态可逆性转变,从而为设计和发展智能超分子纳米药物载体提供平台。超分子自组装一直是超分子化学和纳米科学较为活跃的研究领域和重要组成部分。基于大环主体构筑新的识别机理,在超分子自组装及相关应用方面扮演着重要的角色。此外,通过特异性修饰主体或客体,可将功能化基团引入超分子体系,从而满足在不同领域应用的要求。通过非共价修饰,超分子纳米体系不仅可以作为理想的药物载体,改善药物水溶解性和稳定性,而且可以实现药物的可控释放。本文根据大环骨架的不同,分类介绍了基于大环主体构筑的超分子载药体系的最新研究进展,并结合该体系的研究现状,对超分子载药体系的发展前景进行了展望。