模板指导的手性金属簇可控合成及其性质研究

The synthesis of chiral metal clusters has become a significant research topic with an aim at expanding the application of metal clusters in enzyme mimic, catalysis and the fabrication of functional materials. In this project, we propose to design and synthesize a series of chiral metal clusters by virtue of the strategy of template synthesis in supramolecular chemistry. By using polyamine and polyhydroxyl compounds as an inner template, we attempt to achieve chiral metal clusters with metal atoms in an asymmetric arrangement. With these structurally well-defined chiral metal clusters, we try to correlate their structural details with CD response based on DFT calculation. In addition, an outer-template synthetic method for the construction of chiral metal cluster motifs by using polydentate macrocyclic or chain-like ligands will be explored. Chiral molecular recognition and chirality transfer meachanism will be further investigated based on functionalized chiral metal clusters. In summary, through the study of this project, we hope to establish a new and fundamental research system for chiral metal clusters with our own characteristics.

在金属簇中引入手性、合成手性金属簇，对于拓展金属簇化合物在酶模拟、反应催化、功能材料合成等领域的应用具有重要意义。本申请项目拟借鉴超分子模板合成原理，利用手性多氨基、多羟基化合物等作为有机多负离子内模板，合成金属原子呈手性排列的金属簇。进一步以此结构明确的手性金属簇为基础，结合理论计算，阐明金属簇结构影响圆二色响应的规律。同时，本项目也将发展以手性大环分子、多齿链状分子作为外模板构筑手性金属簇的新方法，探索外模板对于金属簇手性的影响规律。通过引入官能化基团，我们拟探索所合成的手性金属簇的手性识别性能与手性转移机制。通过本项目的研究，发展有效的手性金属簇合成方法，我们希望建立具有自身特色的手性金属簇研究体系。

在金属簇中引入手性不仅可以拓展手性化合物的结构类型，推动人们对物质手性的认识和理解，同时也将拓展金属簇化合物在酶模拟、反应催化、功能材料合成等领域的应用。为了建立手性金属簇的可控合成方法并阐明各种结构因素对于其手性光响应性质的影响，我们从手性有机模板的设计与合成、金属簇反应转化、手性转移与放大等方面开展了深入研究。我们阐明了超共轭芳香性在稳定多金属-芳环化合物方面的独特作用，发展了基于有机金属化合物成环反应的手性金属簇合成新方法，开发了利用外加手性阴离子进行outside-in手性传递的新策略。我们进一步结合手性金属簇合成方法与原位跟踪技术，阐明了手性金属簇结构因素对于其圆二色响应以及稳定性的影响规律。我们构筑了具有独特螺环结构的手性簇结构，基于其超分子组装获得了一类具有高各向异性因子的圆偏振发光材料。本项目的顺利完成为手性金属簇的合成与应用研究奠定了重要基础。