瓜环基超分子组装体的构筑及其识别性能

Cucurbiturils are a new family of macrocyclic host molecules after the crown ethers, cyclodextrins and calixarenes, and the cucurbituril-based supramolecular assemblies have attracted great attention in recent years due to the definite structures and specific physical and chemical properties of cucurbiturils. In this project, we will focus on construction of cucurbituril-based supramolecular assemblies and their recognition properties: using organic compounds with functional groups such as carboxylate, sulfonate, imidazole and cucurbiturils with different sizes to construct cucurbituril-based supramolecular assemblies through the non-covalent interactions including pi---pi, C-H---pi, hydrogen bonds; to investigate their structures and molecular, ionic recognition properties; and to control the structure and property of the assemblies via tuning the organic compounds with different functional groups and cucurbiturils with different sizes and finally to get assemblies with capacity to recognize specific molecules or ions like organic pollutants, toxic heavy metal ions. This study is important for enhancing the supramolecular chemistry of cucurbiturils and also for developing supramolecular assemblies with definite structures and properties.

瓜环(cucurbituril，又称葫芦脲)因其特定的组成和结构、特有的物理和化学性质而成为继冠醚、环糊精、杯芳烃之后一类备受瞩目的大环主体分子，瓜环超分子化学研究也因此而受到人们的广泛关注。本项目旨在研究瓜环基超分子组装体的构筑及其识别性能：将利用含羧基、磺酸基、咪唑基等特定官能团的有机分子与瓜环分子之间的pi---pi、C-H---pi、氢键等非共价键性相互作用构筑瓜环基超分子组装体，研究组装体的结构及其分子、离子识别等性能，探讨含不同官能团有机分子以及不同大小瓜环分子等对超分子组装体结构和性能的调控作用，实现瓜环基超分子组装体对有机污染物分子、有毒重金属离子等特定分子、离子的识别作用。本项目的研究工作对丰富瓜环超分子化学、发展具有特定结构和性能的超分子体系等都具有重要的意义。

瓜环基超分子组装体因其特定的组成和结构以及良好的性能而成为人们关注和研究的热点。本项目在瓜环-金属离子-有机芳香多羧酸超分子组装体的构筑及其识别与传感等性能研究方面开展了一系列的工作，取得了以下研究成果：(1) 采用引入有机芳香多羧酸策略，与不同大小的瓜环和金属离子反应构筑了新型瓜环基超分子组装体。成功地获得了具有高维度框架结构的瓜环基超分子组装体以及基于七元瓜环的金属有机轮烷框架化合物。(2) 探讨了瓜环大小、有机官能团、瓜环与金属离子的配位作用以及芳环与瓜环外壁间的π…π作用、C-H…π作用、氢键等非共价键相互作用等对瓜环基超分子组装体形成及结构的影响。(3) 研究了瓜环基超分子组装体对碘分子、有机污染物分子、有毒重金属离子等特定分子、离子的识别与传感作用。本项目的研究工作及成果对拓展瓜环基超分子组装体，尤其是具有高维度框架结构瓜环基超分子组装体以及对有毒、有害、放射性分子/离子的识别、捕捉、清除等方面具有重要的意义。