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基本信息

項目名稱：
基于磺化杯芳烴的功能性納米組裝體系的構(gòu)筑
小類：
能源化工
簡介：
本作品設(shè)計了一系列以磺化杯芳烴作為構(gòu)筑塊構(gòu)造的新穎納米超分子組裝體，并系統(tǒng)地深入研究了此過程中的影響因素和構(gòu)造規(guī)律。
詳細(xì)介紹：
本作品設(shè)計了一系列以磺化杯芳烴作為構(gòu)筑塊構(gòu)造的新穎納米超分子組裝體，并系統(tǒng)地深入研究了此過程中的影響因素和構(gòu)造規(guī)律，包括客體分子的電荷分布、尺寸以及形狀的影響，為設(shè)計構(gòu)筑功能性超分子組裝體提供了理論基礎(chǔ)。

作品圖片

  • 基于磺化杯芳烴的功能性納米組裝體系的構(gòu)筑
  • 基于磺化杯芳烴的功能性納米組裝體系的構(gòu)筑
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  • 基于磺化杯芳烴的功能性納米組裝體系的構(gòu)筑
  • 基于磺化杯芳烴的功能性納米組裝體系的構(gòu)筑

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

基于杯芳烴受體的超分子體系是目前超分子化學(xué)領(lǐng)域的熱點之一，而水溶性磺化杯芳烴的自組裝研究是受到廣泛關(guān)注的研究課題，本作品設(shè)計構(gòu)筑了一系列結(jié)構(gòu)新穎的固態(tài)超分子組裝體，以進(jìn)一步揭示磺化杯芳烴的識別機(jī)理及組裝規(guī)律。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨特之處

本作品設(shè)計了一系列以磺化杯芳烴作為構(gòu)筑塊構(gòu)造納米超分子組裝體，并系統(tǒng)地深入研究了此過程中的影響因素和構(gòu)造規(guī)律，在該研究領(lǐng)域處于領(lǐng)先水平。

應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義

本作品為開發(fā)磺化杯芳烴在催化、材料、模擬酶和自組裝膜等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價值提供了重要的前提條件和理論依據(jù)。

學(xué)術(shù)論文摘要

超分子化學(xué)是當(dāng)前科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點之一，其中磺化杯芳烴作為一類具有良好水溶性超分子主體化合物，以其特有的三維結(jié)構(gòu)、富電子體系以及可靈活多變的構(gòu)象，在納米材料、催化劑、生物傳感以及藥物開發(fā)等領(lǐng)域受到了越來越廣泛的關(guān)注。 本研究工作主要集中在以下兩個方面：紫精類客體（一類具有氧化還原活性、廣泛應(yīng)用于除草劑、DNA探針以及光學(xué)分子器件等領(lǐng)域的分子）與磺化杯[4]芳烴所形成的超分子納米組裝結(jié)構(gòu)以及客體尺寸和端基對固態(tài)鍵合模式和組裝模式的影響，設(shè)計構(gòu)筑了罕見的多聚膠囊結(jié)構(gòu)；吡啶系列衍生物與磺化杯[5]芳烴所形成的超分子納米組裝結(jié)構(gòu)以及客體尺寸、電荷分布和端基對固態(tài)鍵合模式和組裝模式的影響，設(shè)計構(gòu)筑了一系列具有不同尺寸多孔結(jié)構(gòu)的固態(tài)組裝體。 本工作的研究成果為基于磺化杯芳烴的固態(tài)納米材料、分子催化器件、生物探針以及藥物開發(fā)提供了極其重要的理論基礎(chǔ)與潛在應(yīng)用前景。

獲獎情況

1、Dong-Sheng Guo; Xin Su; Yu Liu* Crystal Growth & Design, 2008, 8(10), 3514-3517. 2、Xin Su; Yu Liu* CrystEngComm, Invited article, submitted. 3、第十屆“挑戰(zhàn)杯”南開大學(xué)學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽特等獎 4、第十屆“挑戰(zhàn)杯”天津市大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽特等獎

鑒定結(jié)果

申報內(nèi)容真實可信。

參考文獻(xiàn)

Atwood, J.L.; Barbour, L. J.; Hardie M. J.; Raston, C. L. Coord. Chem. Rev. 2001, 222, 3. Dalgarno, S. J.; Atwood, J. L.; Raston, C. L. Chem. Commun. 2006, 44, 4567. Coleman, A. W.; Bott, S. G.; Morley, S. D.; Means, C. M.; Robinson, K. D.; Zhang, H.; Atwood, J. L. Angew. Chem. Int. Ed. 1988, 27, 1361. Atwood, J. L.; Hamada, F.; Robinson, K. D.; Orr, G. W.; Vincent, R. L. Nature 1991, 349, 683. Orr, G. W.; Barbour, L. J.; Atwood, J. L. Science 1999, 285, 1049. Atwood, J. L.; Barbour, L. J.; Dalgarno, S. J.; Hardie, M. J.; Raston, C. L.; Webb, H. R. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 13170.

同類課題研究水平概述

由苯酚單元通過亞甲基（或硫原子）在酚羥基鄰位連接構(gòu)成并進(jìn)一步磺化得到的磺化杯芳烴是一類多功能的超分子構(gòu)筑塊，具有原料易得、構(gòu)型相對穩(wěn)定、包合物容易結(jié)晶等特點，既能夠包結(jié)有機(jī)分子，同時又可以配位金屬離子，從而呈現(xiàn)出各式各樣的高級有序聚集結(jié)構(gòu)。國際著名化學(xué)家Atwood和Raston等做了大量的研究工作。通常情況下，磺化杯[4]芳烴組裝成上下交替的雙層(bi-layer)粘土狀結(jié)構(gòu)，這種雙層結(jié)構(gòu)具有疏水層和親水層彼此互相間隔的特征。疏水層通過杯芳烴芳環(huán)間堆積作用形成，親水層由磺酸根、抗衡離子以及水分子組成。在特定的客體分子存在下，杯芳烴這種上下交替的排列模式能夠被克服而形成新穎的球狀或管道狀聚集體。 當(dāng)磺化杯[4]芳烴同時包結(jié)環(huán)狀客體分子和配位水合稀土離子時，傳統(tǒng)的雙層結(jié)構(gòu)也會被打破，而形成一種所謂的“超陰離子膠囊”結(jié)構(gòu)。在大量的研究基礎(chǔ)上，他們發(fā)現(xiàn)，客體尺寸、大環(huán)的質(zhì)子化以及媒介的pH值是形成膠囊的幾個重要控制因素。 除了磺化杯[4]芳烴的廣泛研究外，杯[5]芳烴由于合成難度大、產(chǎn)率低，至今發(fā)展較慢。同樣，其水溶性衍生物磺化杯[5]芳烴的相關(guān)研究也較少。已有的一些晶體結(jié)構(gòu)報道表明，磺化杯[5]芳烴在固態(tài)中保持著錐式構(gòu)型。因此，與其它磺化杯芳烴相比，磺化杯[5]芳烴比磺化杯[4]芳烴具有更加擴(kuò)展的空腔，比磺化杯[6,8]芳烴具有更好的構(gòu)型穩(wěn)定性。溶液研究也表明，磺化杯[5]芳烴較大尺寸的空腔能夠以特殊的包結(jié)模式鍵合模型客體分子。因此，磺化杯[5]芳烴被認(rèn)為是非常有潛力的新型超分子構(gòu)筑塊，同時也吸引了化學(xué)家越來越多的興趣。
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