金属咪唑容器分子的组装及性质研究

In this program, we will chose imidazole molecules functionalized with Schiff base as organic ligands to construct the metal-imidazolate container molecules through binding with the metal ions or metal clusters. The effects of alteration of metal ions or metal clusters,substituent and reacting condtions to the structure (e.g the window's size and shape), solubility and properties of metal-imidazolate container molecules and the mechanism of assembly will be detailly studied.The new design idea and synthesis strategy will also be investigated, such as the solvothermal subcomponent self-assembly. The host-guest chemistry will be mainly studied, especially about the characteristic of metal-organic carceplex and applications in the stablization of active molecules and drug deliver. On the other hand, the correlation between the properties, applications of the metal-imidazolate container molecule and its structure factors will be invesigated, then the rules of structure-activity relationships and the inherent science rules will probably be well understood. Finally, a series of metal-imidazole container molecules which contain varied substituion groups, metal ions or metal clusters and feature varied geometry will probably be obtained. This research program will help discover new metal-organic container molecules with novel geometry, and understand the assembly mechanism in comprehensively. These molecules materials will proably be a good beginning for the study of some new applications for metal-organic container molecules, e.g. drug deliver.

本研究拟选择席呋碱功能化的咪唑分子为有机配体与金属离子或簇联接,可控构筑具有不同几何构型及性质的金属咪唑容器分子。通过细致的研究金属离子或金属簇、取代基团及反应条件的改变对金属咪唑容器分子的结构（如：窗口形状及尺寸）、溶解性、及性质的影响及其组装机理，从中探索新的设计思路和合成策略，比如溶剂热次级单元自组装。主要研究其主客体化学，尤其是金属-有机"监狱分子"的特性，及其在稳定活性分子、药物传输等方面的应用。还将探索金属咪唑容器分子的性质及应用与其自身各种结构因数的关系，揭示其构效关系及其内在科学规律。通过本项目的研究有望得到一系列含不同取代基团及金属离子，几何构型可调控的金属咪唑容器分子基材料，并有助于发现具有新颖几何构型的新型金属-有机化合物及深入全面探究金属-有机容器分子的组装机理，有利于探索其在活性药物小分子的运载传输等方面的新应用。

金属有机容器分子是目前研究的前沿领域，吸引了大量科学家的研究注意力，不仅容器分子本身结构新颖漂亮且在催化、分离、传感等领域都有非常好的功能和应用。本项目主要从以下四个方面的研究内容来展开关于金属咪唑容器分子的组装和性质研究：1)金属咪唑容器分子的合成与表征,2)金属咪唑容器分子间的转化及可控组装,3)基于金属咪唑容器分子的多级组装合成超分子框架网络、配位聚合物,4)金属咪唑容器分子的主客体化学，多孔性能。在项目执行期内，本项目合成了一系列金属咪唑立方，菱形十二面体及手性的五角三四面体容器分子，并实现了金属离子咪唑容器分子的可控合成，掌握了其组装规律，研究了其主客体化学，金属-有机“监狱分子”的特性等功能。项目主要研究在以下几个方面取得了重要研究进展：新颖结构的金属咪唑容器分子的合成与表征；金属咪唑容器分子的转化及可控合成；基于金属咪唑容器分子的超分子框架网络、配位聚合物多级组装；金属咪唑容器分子的“监狱”分子性能，及介孔超分子框架的大尺寸阴离子包囊性能。项目研究取得了一系列研究成果，共发表SCI标注论文9篇，其中影响因子大于5.0的论文共7篇，其中2篇J. Am. Chem. Soc.，1篇Angew. Chem. Int. Ed., 3篇Chem. Commun.，1篇J. Mater. Chem. A。授权中国发明专利3件，国际专利2件，圆满地完成了研究目标。本项目研究成果具有较强的创新性，部分研究成果处于国际和国内领先地位，论文发表后被包括国内外著名科学家发表的论文大量引用，如美国科学院院士、中国科学院外籍院士、美国化学会会志（JACS）主编及美国国家奖章获得者犹他大学Peter. J. Stang教授，剑桥大学Nitschke教授，苏成勇教授等著名教授，总SCI引用次数超过150次。此外，论文发表后还被国内的X-MOL和chembeango科技或化学网站报道我们的项目研究的研究成果。