手性卟啉酞菁类夹心稀土配合物分子功能材料的设计、制备与性能研究

卟啉酞菁类夹心稀土配合物具有刚性的三维分子结构以及高度离域的π电子体系，其独特的三维共轭电子结构使其在光、电、磁分子功能材料领域具有广泛的应用前景。本课题将围绕开拓新型手性功能材料这一主题，开展以卟啉酞菁类夹心稀土配合物为母体骨架的新型手性功能材料的设计、制备、非线性、液晶以及手性分子开关等功能性质测试；通过在卟啉酞菁类夹心稀土配合物的周边链接多种光学活性（例如多肽、胆固醇、糖、手性联二萘酚、冠醚等）、具有特异结构和性质的功能基团以及采用（自）组装的方法获得高级三维有序的手性聚集体等技术手段，对手性取代基的种类和位置- - 配合物的结构和性质-高级有序聚集体的结构-手性功能材料的性质之间的构效关系进行探索研究，系统地研究总结各个环节之间的一些共性规律，为新型手性功能材料和器件的设计提供理论指导。

卟啉、酞菁及其夹心稀土配合物具有刚性的分子结构以及高度离域的π电子体系，其独特的电子结构使其在光、电、磁分子功能材料领域具有广泛的应用前景，因此成为目前国内外研究的热点。本课题的主要研究内容包括：利用卟啉、酞菁结构的多变性及易裁剪性，设计合成了多个系列含有各种类型手性取代基及功能基团的手性卟啉、酞菁化合物及其过渡金属与稀土配合物。例如具有中心手性的香茅醇、(S)-2-甲基丁醇，具有轴手性的联萘，具有推拉电子结构的二茂铁等；2）在合成的基础上，系统详细的研究了手性取代基的种类、位置、数量、中心金属的种类等对手性在分子及超分子层次上传递的影响；3）详细研究了在分子间的手性识别及弱相互作用力的协同驱动下，手性分子定向、螺旋排列的过程及协同作用对手性聚集的影响；4）测试了手性功能分子及形成的螺旋聚集体的液晶，非线性等性质；5）研究了手性聚集体的聚集方式对其功能性质的影响并结合理论计算，较为系统、深入的探讨了各个环节之间的一些共性规律，获得了一些具有重要理论意义的实验结果，为新型手性功能材料的设计提供了理论指导。本项目的研究对丰富和发展卟啉、酞菁及其夹心稀土配合物基础的分子功能材料的合成及其在光电及催化领域的应用具有重要的理论意义和应用价值。