基于分子间弱相互作用的自分类性等级构筑双层分子结构体

The revealing of novel structures and morphologies has profound academic significance in expansion of chemical theories and applications. There are many examples of bilayer functional devices in both microscopic and macroscopic systems. According to the literature survey, until now, most research has focused on the synthesis of monolayer functional devices, while only a little attention has been paid to the precise construction of bilayer functional devices. Based on the self-sorting property of non-covalent interactions, we proposed herein a new strategy of orthogonal self-assembly with co-crystallization. Furthermore, on the basis of bimolecular building blocks, we try to synthesize mesoscopic bilayer functional devices and stable bilayer cyclo-membranes with limited structures. Finally, based on the synthetic principles of artificial bilayer membranes, we hope to investigate the main differences between monolayer and bilayer functional devices and to reveal the functional specificity of the later ones. We also hope to establish logic synthetic methods for new molecular devices with novel morphologies, which would possess referential significance for other chemists.

揭示新颖的结构形态在化学理论与应用的拓展中具有深远的学术意义。双层叠结构体在自然界无论是宏观器件还是微观器件中都存在大量例证，文献调研的结果显示，目前基于单分子为构件的微观器件合成是人们主要的研究层面，而以双分子为构件的双层叠结构体的精细构筑研究还属于涉猎甚微的课题。本项目拟基于分子间弱相互作用自分类键合的特性，提出自分类等级组装并共晶的新策略，尝试合成多个以组装双分子为构件的拥有介孔形态的双层叠结构体，期望构建出稳态的环化双层类分子膜结构体，并期冀基于这些例证以探讨人工双层分子膜的合成原理，探求出单层结构体与双层结构体分子器件的差异及其后者功能特异性的主要形式，并为新形态分子器件的人工合成开拓出具有借鉴意义的逻辑合成方法。

依据新的分子行为所揭示出的原理来提出了新的合成策略和设计理念，并应用于创建新的反应类型和指导复杂结构体精确控制性构造，是化学研究中一条重要的创新途径。该课题研究了分子聚集过程中的选择性和自分类性，总结了分子聚集过程中的规律性，在高阶晶态堆积体的构筑上发现了具有高阶堆积结构的双螺旋结构体，首次观察和获得夹型分子的as构像晶体结构数据。发现了5种自分类反应网络的模式，并揭示出异源三序列自分类集成反应网络的新颖模式，进一步丰富了自分类反应网络研究的内容。相继以芳基甲酮为起始，基于芳基酮醛的原位捕获策略构建了25类合成杂环结构体的反应，也为20类稠杂环结构体的合成建立了新方法，同时实现了8类40余种天然产物的一锅全合成。项目执行期间在国际权威性期刊（影响因子大于5）发表研究性论文41篇，被国际多个刊物亮点推介的论文36余篇，被创新性评价系统的自然指数（nature index）收录论文22篇，总引用次数为726次，高被引论文为6篇。并培养博士毕业生7人，硕士毕业生15人，共有10人获得国家奖学金。产生了良好的社会效益，体现出较高的学术价值。所得到的研究成果完成了预定目标。