金属-分子梭框架材料

Rotaxane struts would be prepared by introducing carboxyl and pyridine coordinating groups at the ends of molecular shuttles, and their incoporation with metal ion joints using self-assembling chemistry would result in the formation of metal-molecular shuttle frameworks. The molecular shuttles among these crystals would be able to shuttle back and forth freely because of the rigid and porous characteristics of the frames, and they can also run coherently to express functions due to their spatial ordering. These metal-molecular shuttle frameworks would pave a new way for constructing molecular devices and sensors in solid state.

在直线型轮烷分子梭两端引入羧基或吡啶基配位基团，与金属离子进行配位自组装，得到金属-分子梭框架材料。框架材料本身的刚性及多孔性为分子梭正常运转提供充足的空间，而且框架材料本身在三维空间的有序排列也使得分子梭能够协同运作，在此基础上发展新型的固态分子梭分子器件及传感器等。

分子机器2016年获得诺贝尔化学奖，充分说明了其具有非常光明的应用前景。但是分子机器要走向实用化，目前必须解决使一定数目分子机器在特定空间里能够整齐协调工作的难题。本项目旨在构建轮烷体系框架材料，发展高度有序组装轮烷分子梭的方法，进一步构建外界信号响应型新型材料。项目执行过程中合成了系列直线型两端含吡啶/羧酸配位基团，与葫芦脲进行包结得到轮烷/准轮烷，其中一些准轮烷在光、化学氧化还原等刺激信号下发生构型转变，进一步进行超分子自组装得到刺激响应型超分子聚合物；部分准轮烷与金属离子进行配位自组装，得到轮烷框架材料，并具有变色及水分检测功能；利用醛-胺高效缩合反应制备高阶正方形分子梭[5]索烃体系，为轮烷型分子机器进行有序组装提供了一条新思路；制备了一系列新型葫芦脲大环分子，申请相关发明专利，其中部分化合物与金属离子可以形成具有纳米管道的框架材料，在气体分离及存储上有潜在的应用前景。