基于柱芳烃有机纳米管的组装合成及性能研究

构筑具有中空管道的有机纳米管组装体是超分子化学发展的一个重要研究方向。该项目拟以柱[5]芳烃这一新型的合成受体为母体，设计和合成一系列吡啶、羧酸、正负带电基等功能基修饰的柱[5]芳烃衍生物，利用配体－金属、多重离子和分子间氢键等非共价键作用构筑金属有机纳米管、水溶性纳米管和氢键介质的纳米管组装体系。采用多种现代测试技术研究纳米管组装体的结构和特殊理化性能，探索所构筑的有机纳米管对生物分子，如氨基酸、肽、糖和小分子药物的识别作用，揭示功能分子结构与性能之间的关系，探讨柱芳烃建筑模块向纳米管高级组装结构发展的一般规律，为构筑具有特定功能的中空管状有序高级结构提供新思路、新途径，这对于超分子化学、生物化学、材料科学的发展具有重要的科学意义。

柱芳烃是一种新兴的大环受体分子，它是由对苯二酚通过亚甲基在2、5位相连接而形成的柱状大环化合物。过去三年里，我们小组在柱芳烃分子识别与组装领域进行了尝试：研究了柱[5]芳烃及其衍生物对双吡啶盐、双咪唑盐、百草枯和二级铵盐等有机阳离子客体的键合，并探讨了主客体络合的机理和驱动力；首次发现柱芳烃独特的对中性客体分子的强键合能力，主客体络合的Ka值可达到103～105 M−1，并进而开发出一系列适合于柱[5]芳烃空腔的二取代丁烷类线性客体分子；将上述柱芳烃模块和分子识别基元应用于有机纳米管的组装和超分子聚合物的构筑，采用多种现代测试技术研究组装体的结构和理化性能，进而考察基于柱芳烃分子基元构筑有序高级组装体的结构规律和热力学性质。这些研究为推动柱芳烃超分子化学的发展提供数据参考、奠定基础。