新型三蝶烯三配位主体的设计合成及其在超分子组装中的应用

Development of novel synthetic hosts has been an important topic in host-guest chemistry and supramolecular chemistry. Triptycenes are a class of aromatic compounds with unique three-dimensional rigid structures, which make them promising building blocks for the design and synthesis of novel hosts, and further developing new host-guest systems with specific structures and properties. On the other hand, the assemblies based on the hosts with phenanthroline or bipyridine group have been widely applied in molecular switches and molecular machines. Thus, in this project, we will develop a novel tritopic hosts based on triptycene and phenanthroline, bipyridine building blocks. Further, we will study the host-guest complexation modes of these hosts with special guests, and construct a new class of supramolecular assemblies with unique topological structure. Based on these assemblies, we will realize their applications in molecular switches, molecular machines and template synthesis.

发展新型合成主体分子体系一直是主-客体化学与超分子化学创新发展的一个重要源泉。三蝶烯具有独特的三维刚性结构，以三蝶烯为基块构建的主体分子在分子识别与组装中已经有着广泛的应用。另一方面，基于带有菲啰啉或者联吡啶片段的主体分子的组装体已经被广泛应用于分子开关或者分子机器等领域。因此，本申请项目拟将菲啰啉、联吡啶等基块与三蝶烯片段相结合，设计合成一类新型的具有三配位模式的主体分子，研究此类主体的主-客体络合性质，构筑具有特殊拓扑结构的组装体，并进一步实现组装体在分子开关、分子机器以及模板大环合成中的应用。

发展新型合成主体分子体系一直是主-客体化学与超分子化学创新发展的一个重要源泉。三蝶烯具有独特的三维刚性结构，以三蝶烯为基块构建的主体分子在分子识别与组装中已经有着广泛的应用。本项目围绕三蝶烯三配位主体的构建及其性质研究，开展以下几方面工作：1.设计合成了一类基于三蝶烯与菲啰啉结构的具有三配位模式的新型主体分子，并基于该类主体进一步构筑具有新型拓扑结构组装体；2.以三蝶烯为基块构筑了一类新型的三配位螺旋结构，并研究其主客体性质及手性性质；3.基于螺芳烃和质子化的叔铵盐之间主客体作用的双重调控，构筑了一例具有三重刺激响应性的轮烷。进一步基于螺芳烃和质子化叔铵盐的识别模式，设计了一种基于封端基离去反应的单向分子传输系统；4.通过“一锅煮”的方法得到新型大环芳烃螺[1]三蝶烯[3]芳烃，并基于其主客体作用构筑了一例[2]轮烷，通过加入酸或碱实现了主体分子在轴上的穿梭运动。进一步发现其对具有生物活性的手性仲铵盐及伯铵盐均展现手性识别性质；5.利用模板溶剂有效合成了大环芳烃塔[5]芳烃，其与多种芳基吡啶盐、联吡啶盐等形成稳定的1:2主客体络合物，与质子化的吡啶盐或联吡啶盐在溶液中显示出酸/碱响应的颜色变化，通过电荷转移作用的有无和强弱变化表现出明显的晶态气致变色性质。6.以2,7-二甲氧基萘为基元，构筑一类新型大环芳烃碟芳烃，其具有深的富电子空腔、强的荧光性质与丰富的主客体识别性能，特别地手性铵盐可以于溶中诱导动态外消旋碟[n]芳烃的固有手性，导致主客体络合物显示出强的CPL性质；7.以高产率合成了一种新型的大环芳烃3,6-芴[5]芳烃，与C60和C70形成稳定的络合比为1:1的主客体络合物，且络合常数大于10^5 M^-1。