基本信息
- 作品名稱：
- 基于柱[5]芳烴和雙咪唑鹽的準輪烷型分子開關(guān)
- 大類：
- 自然科學(xué)類學(xué)術(shù)論文
- 小類：
- 能源化工
- 簡介：
該作品旨在設(shè)計組裝合成基于柱芳烴這一新型大環(huán)主體的具有分子開關(guān)功能的[2]準輪烷配合物，選擇了對pH敏感的雙咪唑鹽線性客體作為“軸”分子，該客體能夠在酸堿調(diào)控下發(fā)生穿插和脫去的開關(guān)行為。
- 詳細介紹：
基于柱[5]芳烴和雙咪唑鹽的準輪烷型分子開關(guān)摘要: 我們旨在設(shè)計組裝合成基于柱芳烴這一新型大環(huán)主體的具有分子開關(guān)功能的[2]準輪烷配合物，我們選擇了柱[5]芳烴作為超分子大環(huán)主體與對pH敏感的雙咪唑鹽線性客體作為“軸”分子，構(gòu)筑準輪烷型分子。該分子集合體能夠在酸堿調(diào)控下發(fā)生組裝與拆卸的開關(guān)行為，并且進一步探究了其溶劑效應(yīng)和鹽效應(yīng)，推測其推動力。 關(guān)鍵詞：柱[5]芳烴、雙咪唑鹽、主體、客體、分子開關(guān)、酸堿調(diào)控 研究背景： 輪烷(Rotaxane)型超分子配合物在最近幾年受到了廣泛的關(guān)注，這不僅是由于其拓撲學(xué)的重要性，更是由于它們在制備分子器件和分子機器領(lǐng)域的應(yīng)用。準輪烷(Pseudorotaxane)是輪烷的超分子前體，也被看成是簡單分子機器的原型。探索能夠組裝準輪烷結(jié)構(gòu)的新的大環(huán)主體(“輪子”)和線性客體分子(“軸”)對于組裝輪烷、索烴、分子肌肉、分子開關(guān)和機器等功能組裝結(jié)構(gòu)具有重要的科學(xué)意義；擴充了超分子領(lǐng)域分子組裝形式，為組裝出結(jié)構(gòu)、功能跟復(fù)雜的超分子集合體提供思路與經(jīng)驗。設(shè)計思路： 我們曾利用雙吡啶鹽與聯(lián)吡啶鹽與柱[5]芳烴組裝成為2:1外部鍵合的[3]準輪烷與1:1外部鍵合的[2]準輪烷。在此項工作的基礎(chǔ)上，我們便著手于對軸心分子的設(shè)計：我們將雙吡啶鹽設(shè)成 了對于酸堿敏感的雙咪唑鹽，希望能通過酸堿對其行為進行調(diào)控。進而達到可控的組裝與拆卸，實現(xiàn)輪烷型分子的開關(guān)行為。試驗方法：我們用柱[5]芳烴與雙咪唑鹽進行分子組裝工作，隨后進行了一系列的測試，印證準輪烷型分子的形成以及在酸堿調(diào)控下該分子的行為。并且在不同溶劑、不同抗衡陰離子的條件下進行測試，試圖推測該分子相對運動的驅(qū)動力。 我們分別運用了一維、二維核磁共振手段和ESI質(zhì)譜測試技術(shù)對準輪烷分子的形成進行了一系列表征；并且通過一維1H 核磁共振技術(shù)，在酸堿調(diào)控下對準輪烷分子可控組裝與拆卸進行了分析與表征。 為了研究陰離子效應(yīng)對主客體配位的影響，我們合成了一種新的客體，通過配位發(fā)現(xiàn)與其與冠醚在小極性溶劑體系中的配位相似。同時嘗試了讓其在丙酮與DMSO混合溶劑體系里進行配位，沒有發(fā)現(xiàn)陰離子效應(yīng)。這就是說，P5A可以和雙咪唑在大極性陰離子溶劑中協(xié)調(diào)地配位，這在冠醚和杯芳烴中是很少見的。 結(jié)果與討論： 本作品設(shè)計組裝合成了基于柱芳烴這一新型大環(huán)主體的具有分子開關(guān)功能的[2]準輪烷配合物，我們選擇了對pH敏感的雙咪唑鹽線性客體作為“軸”分子，該客體能夠在酸堿調(diào)控下發(fā)生穿插和脫去的開關(guān)行為，并且探究了其溶劑效應(yīng)和鹽效應(yīng)，推測了其驅(qū)動力。 本作品所構(gòu)筑的模塊簡單，為超分子組裝領(lǐng)域提供了新的組裝提供新的思路，組裝成為的準輪烷型分子開關(guān)，以此為基礎(chǔ)，將能夠為輪烷、索烴、分子肌肉、分子開關(guān)和分子機器等的發(fā)展提供前提條件。此項研究結(jié)果具有一定的理論價值，擴充了超分子領(lǐng)域分子組裝形式，為組裝出結(jié)構(gòu)、功能跟復(fù)雜的超分子集合體提供思路與經(jīng)驗。
- 獲獎情況：
第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品 一等獎
Self-assembly of [2]Pseudorotaxanes based on Pillar[5]arene and Bis(imidazolium) Cations. Chunju Li,* Liu Zhao, Jian Li, Xia Ding, Songhui Chen, Qiaolin Zhang, Yihua Yu and Xueshun Jia* Chem. Commun., 2010, 46, 9016–9018. (IF: 5.504) 作品發(fā)表在了英國皇家化學(xué)會的化學(xué)通訊雜志上，（Chem. Commun., 2010, 46, 9016–9018.）該雜志為SCI化學(xué)二區(qū)，影響因子為5.504。
