以多酸为头部基团的Bola型和Gemini型两亲分子的设计、超分子组装与功能调控

超分子组装为实现物质的有序聚集和功能调控提供了重要手段。研究多酸基两亲分子在溶液中的超分子组装过程，利用其两亲性和催化活性的双功能特性以及共价键连接的稳定性，实现乳液催化氧化的功能应用，对认识多酸基两亲分子的可控组装，以及开发应用于减缓环境污染的柴油超深度脱硫两亲性催化剂研究具有重要意义。本申请拟利用共价键连接的方式，设计、合成以Anderson、Lindqvist和Dawson型多酸为头基的Bola型和Gemini型两亲分子，研究不同分子结构特征化合物的弱相互作用机制，利用其丰富的可调控结构参数和外界组装条件，对其聚集体中基本单元的分子结构和堆积方式进行微调，从而获得有序聚集体可控构筑的基本规律，实现规则纳米阵列结构的大面积高级组装。此外，还将构建两亲分子的亚稳态乳液体系，实现噻吩类化合物的乳液催化氧化，探究其结构对亚稳态乳液体系的影响，并揭示乳液液滴中发生催化氧化反应的基本规律和机制。

超分子组装是分子通过分子间弱相互作用形成多分子多层次的有序结构聚集体，是连接微观分子世界和宏观复杂体系之间的重要桥梁，往往表现出单个分子或低级分子聚集体所不具有的特性与功能，为实现物质的有序聚集以及功能调控提供了重要手段。本项目中涉及的组装基元多金属氧酸盐（POMs，简称为多酸）是一类骨架结构中富含Mo、W、V、Nb和Ta等过渡元素的无机多核金属氧簇化合物，具有多样的结构和特异的物理化学性质，已经在催化、分析化学、药物学和材料科学等领域显示出广阔的应用前景。多酸具有如上所述的优异功能，但是多酸自身与其它材料的相容性较差，并且作为无机晶体材料或粉末材料的可操作性也不理想，很大程度上限制了其功能的开发和应用。有效的解决办法是将多酸组装到具有各种结构的功能软材料体系中去，多酸不但能保持本身的结构和功能特性，还会与有机组分协同作用或在特殊纳米结构的影响下，表现出更加优异的理化性质。在项目执行过程中我们利用各种超分子弱相互作用力构筑了Gemini表面活性剂复合催化剂，表面活性剂路易斯酸催化剂和壳聚糖复合酸催化剂，对催化剂的结构和组成进行了详细的表征，并在噻吩类氧化反应和多组分反应中考察了这些催化剂的活性，提出了可能的催化机制和催化剂理性设计理念。