基于多酸的新型金属冠醚的构建与性能研究

金属冠醚由于其独特的环状结构和性质使其在化学传感、信息储存、磁性材料、选择性催化、酶仿生模拟等领域具有重要的理论意义和广阔的应用前景，是化学、生命科学以及材料科学的交叉研究热点。目前金属冠醚绝大多数是以单核金属离子为节点，通过两可或多可配体桥联而成。多酸是一类具有丰富多变的光、电、磁性质和催化、生理活性的前过渡金属氧簇化合物。以多酸为结点，将改善金属冠醚性质，引进新的功能。在本项目中，将设计并合成一系列含胺基末端的开链冠醚，通过多酸亚胺化反应，将多酸引入到冠醚链上，构建一类新型的金属冠醚。探究多酸金属冠醚结合小分子，手性拆分与催化以及超分子自组装等性质；分析多酸、冠醚在这些性质上的协同作用；揭示多酸金属冠醚的结构与性质之间的关系，为制备一类具有单一选择性和催化功能的材料提供一条新的思路。

超分子化学是研究两种以上的化学物种通过分子间力相互作用缔结而成的具有特定结构和功能的超分子体系的科学。作为一种良好的主体分子，大环化合物通过分子间作用力结合客体小分子或离子是化学反应和生物过程中一种常见的现象。金属大环是一类比较特别的大环化合物，它是由有机配体和至少一个在环上的金属中心组成的环状配位化合物。通常这种化合物可以由简单金属盐（或金属配合物）与两可或多可配体自组装而成。金属冠醚是金属大环化合物的一个重要研究方向。本项目中设计并合成了以前过渡金属氧化物团簇为节点的金属冠醚，此类化合物打破了以往金属冠醚环体上以单核金属为节点，相邻两个金属中心之间至少含两个桥联原子的限制，形成一类新型的金属冠醚。晶体结构表征结果显示:此类化合物冠醚孔径的大小与配体开链冠醚的元数相关，而且孔径大小合适的多酸基金属冠醚具有选择性结合氨基阳离子的性质。通过氢键作用自组装形成寡聚体,一维或二维聚合物。