从超分子聚合物到超分子有机框架-组装溶液相超分子结构的周期性.pdfVIP

第33卷第1期 影像科学与光化学 V01．33No．1 1 20 Scienceand 15 5年1月 Imaging Photochemistry Jan．，20 超分子化学与应用专刊 从超分子聚合物到超分子有机框架： 组装溶液相超分子结构的周期性 万堂庆，黎占亭+ (复旦大学化学系，上海200433) 摘要：单体分子在溶液相自发形成周期性的网络结构，是超分子化学和分子自组装研究领域 的重大挑战。多头基分子在溶液相通过分子间非共价键作用可以形成超分子聚合物。提高多 头基(三头基和四头基)分子骨架的刚性，可以提高结合位点的结构预组织，进而增强分子间相 互作用的协同性和多价性特征，提高自组装结构的有序性或周期性。本文综述了多头基分子自 组装形成超分子聚合物的一些重要进展，介绍了二维超分子有机框架(一类新的溶液相周期性 自组装网络结构研究的必威体育精装版进展。 关键词：超分子框架结构；超分子聚合物；自组装；结构预组织；芳环堆积；疏水作用 1674—0475．2015．01．003 doi：10．7517／j．issru 文章编号：1674—0475(2015)01—0003—12 超分子化学起源于Pedersen发现的冠醚对金子包括轮烷、索烃、分子结、分子胶囊及囊泡 属离子和铵离子的选择性络合作用[1]。在超分子 等[7’8]。基于简单分子单体间的多相互作用，超分 化学发展的早期阶段，化学家强调设计不同类型 子化学家还构筑了很多结构独特的超分子聚合物 的主体分子，研究它们对各种客体离子或分子的 及凝胶等凹。引。通过对这些超分子或自组装体系 识别作用E2门]。相应的双组分或多组分络合物如 的深入研究，超分子化学家已经掌握了很强的能 果具有足够的稳定性，在溶液相可以被看作是一 力，能够根据需要设计和构筑结构复杂、形式多样 种简单的组装体[4-63。当主体和客体的结构具有的组装体系。进一步设计构筑新的自组装结构类 相当的复杂性时，它们形成的自组装结构可以产 型，不但可以开拓新的研究领域与方向，更重要的 生不同的形状和几何拓扑性，进而展示独特的性 是将能够促进发现新的现象，揭示新的规律，探索 质或功能。在过去的40多年中，超分子化学家已 新的物质性质及应用。 经设计组装出大量的超分子结构形式，典型的例 广义来讲，有机分子晶体可以被认为是有机 2014—07—04收稿，2014—09—22录用 国家自然科学基金“有机有序空穴结构的可控自组装及其功能”和科技部973项目(2013CB834501)资助 *通讯作者，E-mail：ztli@fudan．edu．cn 3 万方数据 4 影像科学与光化学 第33卷 分子通过分子间作用力在固相形成的长程有序的 结构。这种周期性的溶液相框架结构不但本身结 自组装结构[15|。分子晶体的最重要结构特征是分 构独特，而且也具备很多的应用潜力。可以预期， 子在三维空间排列的单一周期性。但是，晶体一 晶体及MOF和COF材料具有很多与孑L结构相关 旦溶解，其结构周期性即不能保持。最近20多年 的性质和功能，溶液相框架结构都可能具备。另 来得到广泛研究的金属一有机骨架(MOF)及共价一方面，这种均相的自组装软结构还可能展示出 有机骨架结构(COF)代表了两类重要的非完全周新的独特性质(比如更高的刺激响应性、