以三联吡啶类杯芳烃为配体构筑功能性分子笼或分子环自组装体系

Supramolecular cages have exhibited excellent inclusion and catalysis properties because of their space confinement effect. Calixarene is one of good candidates for constructing a type of novel supramolecular cages due to its unique structure. Especially, calixarene-based metallosupramolecular cages are most promising for their stable structure, large pore size, and abundant active sites.. In this project, novel calixarene (or calixcrown)-based multidentate ligands with triazole and terpyridine groups at upper or lower rim are designed and synthesized using high efficient click synthesis method. After proper pre-organization by metal-coordination bonds, a series of self-assembled metallocycles and metallocages will be obtained by coordination with some specific metal ions. Moreover, catalytic properties and reaction mechanisms of the calixarene-based metallocycles and metallocages as well as functional assemblies will be investigated.. Constructing novel large self-assemblies based on multidentate calixarene ligands is important and interesting. It is guidance for further studying and better understanding of the calixarene-based supramolecular self-assemblies and their assembly principles, and also opens an efficient route for designing more sophisticated assemblies like molecular machines and nanoreactors.

超分子笼由于其限域空间效应，展现了优异的包合催化性能，而杯芳烃独特的结构使之适宜于构筑分子笼（或环），特别是通过配位键构筑的杯芳烃类分子笼，由于其结构稳定、孔径大、活性位点多的特点，具有诱人的研究前景。. 本项目拟利用产率高、选择性好的点击合成方法，分别在杯芳烃的上沿及下沿引入三唑和三联吡啶基团，构筑一类新型的基于杯芳烃（或杯冠醚）的多齿配体，通过配位的方法对其结构进行预构建，而后再与金属离子自组装，构筑一系列分子环与分子笼，并在此基础上开展对分子笼（或环）的催化性能和反应机理的探索性研究。. 利用配位点丰富的多个杯芳烃构建大型的自组装体系，对更深入研究和掌握杯芳烃分子自组装现象和规律有良好的指导作用，也将为超分子器件和化学微反应器的设计提供一条有效的途径。

1）金属-有机笼状配合物，作为拥有确定的结构、形状及空腔大小的分立的零维超分子组装体，在主-客体化学、催化及生物化学等方面都得到了广泛应用。本项目首先设计合成了含有三唑、三联吡啶基的杯芳烃多齿配体，通过有机-金属配位作用，构筑了一系列大型的分子环与分子笼自组装体系，在此基础上对其包合载药性能进行了探索性研究。而后选用星状螺旋桨型骨架且具有一定刚性的三苯胺分子作为核心结构，使用吡啶作为配位端基，与裸露的Pd(II)离子组装出多种类型的金属有机纳米笼子，探索了笼子间的相互转化关系，对笼子的主-客体化学行为进行了系统的研究，并利用笼子限域空间实现了对光还原反应的化学和立体选择性控制。本工作对更深入研究和掌握笼子自组装现象和规律有良好的指导作用，也为笼子在包合、传输、催化方面的应用提供了有效的参考。.2）太阳能是清洁无污染的可再生能源，利用太阳能是解决当前能源危机和环境污染的一条重要途径。染料敏化太阳电池具有制备工艺简单、价格低廉等特点，被认为是很有希望进入实际应用的一类太阳电池。敏化剂剂作为电池的光捕获单元，起着至关重要的作用。本项目立足于国内外对光敏剂的研究进展，设计合成了一系列锥形结构有机染料分子，首次报道了基于杯[4]芳烃骨架的纯有机染料在染料敏化太阳电池中应用，系统研究了有机染料分子给体-π共轭链-受体结构各个单元对染料敏化太阳电池器件光伏性能的影响，获得了较高的光电转化效率。通过各种光物理和光化学表征手段，逐一分析了光伏性能参数与分子内在结构的对应关系。本工作为光敏剂分子设计的开启了新方向，为高性能染料敏化太阳电池研发提供新机遇。