超分子陀螺的设计和组装

在分子水平上，利用超分子化学概念，设计和制备新型的全封闭的超分子陀螺，发展晶态分子器件。通过非共价键构成闭合空腔的含磷分子胶囊作为分子陀螺的定子部分；转子部分则是含有小的配位基团的金属；其中定子部分的两个磷原子和金属的对位配位形成分子陀螺的轴。新型的三(脲基)苄基磷、三（脯氨酰胺）苄基磷衍生物和三(脲基嘧啶酮)苄基磷衍生物可自组装形成二聚体的分子胶囊，将会给分子陀螺仪的转子提供一个有效的保护空间，可以有效避免以前研究中晶态下出现相邻分子陀螺仪之间的互相影响问题。利用动态核磁技术研究在溶液和固态下的转动行为, 特别是研究分子陀螺仪在晶态下的动态行为。设计和制备具有偶极距的全封闭分子陀螺，与电化学家和物理学家合作研究在晶态下的分子陀螺的动态，研究在外部电场、磁场或电磁场等影响下受控分子陀螺的性质，探索它们在介观体系中的潜在应用。

在超分子拓扑化合物的制备，分子陀螺组装方面，进一步构筑功能的超分子动态材料，取得了多项创新性的成果： 考察了三苄基膦配体在分子陀螺仪设计与合成中的应用，合成以三苄基磷为定子的类分子陀螺，并初步研究了其在晶态下的状态；基于苄基膦的三脲基体系构筑超分子二聚体，构筑超分子陀螺的定子基础； 脲基修饰的三苄基胺衍生物在小分子凝胶中的应用，设计合成了脲基修饰的三苄基胺衍生物，成功实现二聚体和超分子凝胶间的转变；基于脲基膦三态分子梭研究，设计合成了基于膦氧、脲基、二苄胺为识别位点的三态分子梭，并成功实现了大环在三个识别位点的移动。该研究表明膦氧基团在未来的超分子化合物的研究中发挥重要的作用；构筑pH响应性的基于水溶性柱[6]芳烃和二茂铁衍生物包结络合作用的新型超分子囊泡，成功用于药物转运研究。这些研究工作以及由此取得的创新成果为获得具有特殊结构和功能的超分子拓扑化合物和动态材料提供了新的原理和方法。执行期间共发表论文26篇，其中J. Am. Chem. Soc. (1)、Chem. Sci.(2)、Chem. Commun. (7)、Chem. Eur. J. (1)、Org. Lett（3） 中国科学化学（3），并受邀在Chem. Soc. Rev.（2012）发表综述1篇