基于新型合成主体有机超分子体系的设计与功能

In this project, several kinds of novel macrocyclic hosts and foldamers will be designed and synthesized. Then, by the investigation on the complexation between these novel synthetic hosts and different kinds of guests in details, especially, the synergetic, multi-components, and controllable complexation between the hosts and the guests, a series of new organic supramolecular systems can be developed. Moreover, by exploring the applications of synthetic hosts in the construction of supramolecular assemblies with specific structures, and investigation of molecular machines, new generations of functional supramolecular systems with significant characteristics will be also established and developed. We believe that our researches will not only be important on the development of new organic supramolecular systems, but also provide new material basis and research ideas for other research areas including materials science and information science.

本申请项目拟设计合成几类具有显著结构特色的大环主体分子与折叠体，并围绕自主开发的新型合成主体分子，系统研究它们与不同类型客体的分子识别性能，尤其是协同的、多组分的、具有可调控性质的主客体络合识别作用，从而发展一系列有机超分子新体系；并通过探索可控识别过程的本质与规律，进一步开拓新型合成主体在具有特殊结构的超分子组装体构建、以及在分子机器等方面的功能化应用，由此建立和发展我们自己的、具有显著特色的新一代功能性有机超分子体系。可以相信我们的研究工作不仅对于有机超分子体系的发展具有重要的意义，同时也将能够为材料和信息科学等研究的创新发展提供新的物质基础与新的研究思路。

新型合成主体分子一直是超分子化学创新发展的重要源泉。本项目围绕新型主体分子的设计合成及其在超分子化学中功能应用开展研究工作，取得如下主要研究结果：（1）合成得到了几种新型主体分子，包括三蝶烯衍生冠醚主体、三蝶烯衍生杯芳烃及其类似物、三蝶烯衍生杂杯芳烃及螺旋折叠体等，系统研究了它们对于不同类型客体分子的络合性能，进一步构建了一系列具有特定结构的超分子组装体，并发现它们在包括分子开关、分子机器以及超分子聚合物等领域中显示广泛的应用前景。（2）提出大环芳烃概念，基于手性三蝶烯基元，设计合成了一种全新结构的螺芳烃大环主体分子，并发现其对于广泛的有机客体分子显示络合作用，尤其是主客体络合作用可以通过酸碱、氧化还原、阴离子的加入与除去以及在光酸存在下光照等进行有效地调控，这将为其进一步的功能应用研究奠定了基础。（3）发展了几种新的分子机器体系，特别是构建了一系列含有柔性链的分子转子，并由此发现了一种全新的分子转子转动模式。项目实施期间已发表论文70篇，撰写中文著作1本；毕业博士研究生11名，硕士研究生1名。