刚性离子型超分子配位聚合物的构筑研究

This project mainly focuses on developing a series of conjugated ionic building blocks, which could be further used to construct rigid ionic coordinated supramolecular polymers. It was anticipated that their solubilities and coordination efficiencies could be effectively improved by the incorporation of viologen unit which bears positive charges. The construction of various metalo-supramolecular cycles and metal coordinated supramolecular polymers with one-, two- and tree-dimensional architectures is expected through the screening of adaptive metal complexs with different coordination numbers and angles. On the other hand, the positively charged viologen units endow this kind of rigid ionic supramolecular coordinative polymeric systems with characteristic of polyelectrolytes.The potential applications of these novel polyelectrolytes in recognizing and encapsulating electronic rich organic molecules and in organic functional materials will also be investigated.

本项目提出发展一系列共轭离子型配位组装新基元，利用它们通过配位作用自组装构筑具有刚性离子型结构的配位超分子聚合物。将带有正电荷的紫精单元引入具有大共轭结构的刚性配位组装基元当中，从而有效地提高这类组装基元的溶解性，促进其与金属络合物的配位效率。通过筛选具有不同配位齿数和配位角度的金属络合物来构筑配位超分子大环化合物以及一维、二维和三维有序超分子配位聚合物体系。另一方面，正电性紫精单元的引入使得这类新型刚性离子型超分子配位聚合物体系具有聚电解质的性质，在富电性有机分子的识别、吸附以及有机功能材料等领域具有独特的优势和潜在的应用价值，这些性质也将被研究。

本项目的研究工作主要包括两个方面；首先，具有刚性共轭结构的紫精类化合物在有机功能材料等领域具有独特的优势和潜在的应用价值。在本项目中，我们发展出了一类具有刚性共轭紫精结构的新型组装基元；通过自组装构筑了一系列基于刚性两亲性分子的有序微纳结构；同时，通过自由基二聚作用构筑一类阳离子自由基超分子聚合物和两类具有可逆互变性质的超分子折叠结构。这些工作展示了一类具有刚性π-共轭结构的紫精寡聚体化合物有别于单个紫精结构的有趣性质，这使得它们具有一定潜力应用于开发新型超分子体系和功能材料。.另一方面，鉴于目前绝大多数具有光响应性的超分子聚合物都是基于紫外光激发的光响应模块，而可见光或者近红外光则具有更好的生物友好性和穿透能力；在本项目中，我们发展出了一类具有可见光刺激响应性的组装新基元；通过自组装构筑了两类分别基于氢键作用和主客体作用的可见光刺激响应性超分子聚合物；并构筑了一类具有光响应性质的低分子量超分子水凝胶材料。该部分研究工作表明，通过引入小分子光致变色模块，可以构筑具有独特可见光刺激响应性的水溶性主客体超分子聚合物的构筑，这一策略有望在制备生物相容的智能材料中得到潜在的应用。