穿插和缠绕功能金属/有机杂化晶态材料的可控制备、性能及构效关系

目前，设计合成合适的结构基元并与金属离子组装成结构新颖、性能独特的金属/有机杂化晶态材料是众多国内外化学家和材料学家的一个研究热点，但这类晶态材料在形成时经常发生穿插和缠绕现象，对材料的性能会产生显著影响。本项目从拟要合成的金属/有机杂化晶态材料所具有的特定功能(即光学、电学、磁学等)出发，设计合成两大类共计18种新型共轭桥联多功能配体，在理论计算的指导下，利用这18种多功能共轭配体并辅以具有桥联功能的有机多元酸根配体分别与特定的过渡金属离子及混合金属离子作用构筑不同维数及不同穿插和缠绕程度的金属/有机杂化晶态材料，对材料的结构、光学、电学、磁学和生物活性进行详细的研究，探索各类穿插和缠绕现象对金属/有机杂化晶态材料性能的影响规律，为最终实现具有穿插和缠绕的功能金属/有机杂化晶态材料的可控制备提供依据，争取筛选出数种具有重要应用前景的金属/有机杂化晶态材料。

从拟要合成材料所具有的特殊性能出发，项目围绕穿插和缠绕功能金属/有机杂化晶态材料的结构设计、可控合成和构效关系这三个关键科学问题开展研究工作，共组装了多个系列、愈200例化合物，并对它们的结构和性能进行了深入系统的研究。主要开展了以下研究工作，并取得了重要的研究成果：(1) 建立穿插和缠绕功能金属/有机杂化晶态材料——分子辫的新模型和合成方法。在项目研究中，通过选用不同类型的有机配体，即长尺寸双柔性配体、柔性-刚性混合配体策略组装了多例具有新型缠绕类型的不同股数分子辫化合物，总结了分子辫化合物组装的技术要点，建立了分子辫化合物结构设计和合成的新体系。(2) 探索总结了穿插和缠绕功能金属/有机杂化晶态材料可控合成的条件。从改变合成条件如反应温度、pH值、溶剂等以及配体长度、取代基和金属离子特性等角度出发，成功地组装了多个系列的具有新颖结构的穿插缠绕型化合物，总结了这些因素对于调控化合物维数、穿插缠绕度和性质的规律。(3) 筛选了数种具有特殊功能的穿插和缠绕金属/有机杂化晶态材料。在功能研究方面，通过项目工作的开展，获得了数例具有光学、磁学以及吸附等性能的化合物，深入地分析了构效关系，尤其是得到了一些优化化合物发光和吸附分离等性能很少采用的方法。.项目实施以来，先后在Chem. Soc. Rev., Chem. Commun., Inorg. Chem., Chem. Asian. J., Cryst. Growth Des., Dalton Trans.等国际性学术刊物上发表(录用)SCI学术论文38篇，并被他人多次正面引用和评述，其中影响因子大于3的论文为25篇。先后承办国际学术会议1次。项目组成员先后4次到国外著名大学开展学术访问活动，在国际学术会议上做邀请报告1次，全国性学术会议邀请报告8次。培养毕业博士研究生4人，硕士研究生9人，博士后5人；在读博士生8人，在读硕士生5名，博士后5人。项目组围绕申请书中提出的科学问题进行了深入系统的研究，取得了一系列突出的研究成果，研究工作系统、创新性强，解决了项目申请书中提出的科学问题。本项目工作具有一定的系统性和创新性，为新型材料的设计、合成提供了重要的科学依据和指导；项目基本按任务书既定计划完成了研究任务，并相应的有所拓展；培养青年教师5人，其整体研究水平提升较为显著，这为学科的进一步发展注入了新的动力和活力。