基于氮杂杯芳烃的配位自组装及性能研究

配位超分子自组装因其在功能分子构筑上的优越性，其组装机理及可控合成研究一直是超分子化学研究的前沿领域。本课题拟设计合成一系列具有多配位点、构象结构和空腔大小可自我调节的新型大环氮杂杯芳烃分子，将其与过渡金属，镧系金属结合开展可控配位自组装研究。通过改变桥连氮原子上取代基，选择性利用杯芳烃分子上的配位位点，调节溶液pH值等手段调控氮杂杯芳烃分子的配位自组装过程，实现多维数、多层次配位超分子的可控构筑。针对这类氮杂杯芳烃分子具有多个配位位点的特点，我们将开展配位作用调控的多核金属组装，探索多配位位点配体进行控制配位组装的规律，归纳影响可控配位组装的因素。同时，利用所合成的多维配位超分子体，开展它们对二氧化碳的选择性吸附及活化利用研究，探索此类配位超分子的应用前景。

金属-配体配位作用因具有适中的作用强度及可逆性，在高效构建功能超分子体系中具有独特的优势，因此有关配位超分子的可控合成、组装机理及性能研究一直是超分子化学研究最活跃的领域之一。本课题设计合成了一系列具有吡啶、嘧啶与吡嗪等杂环配位基团和不同空腔大小的大环主体分子，研究了其与不同金属、金属簇的组装结构、机理与性能：（1）设计合成了新颖的全吡嗪杯芳烃以及双并环杯芳烃结构，分别研究了其在配位网络结构以及金属离子选择性识别中的性能；（2）利用杯吡啶系列主体分子作为具有内向配位位点的柔性配体，可控的在其空腔内合成多核金属簇，合成了一系列以金属簇为核心的准轮烷、索烃等新颖组装结构；（3）细致地研究了柔性大环主体在银离子调控下的自折叠行为，证明了多齿大环配体在与金属离子组装中的协同效应，厘清了金属簇可控合成的机理。本项目研究为建立具有我们自身特色的以多配位位点大环为基础的配位超分子研究体系奠定了基础。