文档介绍：赵邦屯研究主要内容
研究方向:超分子化学,主要涉及杯芳烃和四硫富瓦烯化学等
1. 概述
超分子电化学(Suparmolecular Electrochemistry)是超分子化学与电化学相互融合的前沿领域[1]。由于其具有重要的理论意义和在生命科学和材料科学广泛的应用前景,近年来,超分子电化学受到各国化学家的高度关注。意大利的Balzani和Nenturi等利用超分子电化学来构筑分子器件[2];英国的Beer和Chen等研究了含氧化还原单元的分子受体的电化学分子识别行为,并探讨了其分子内静电作用力的影响因素[3,4];荷兰的Reinhoudt等系统研究了电化学控制的超分子体系[5];美国的kaifer和Stoddart等报道了电化学控制的分子组装和人工分子机器的研究[6-8];中科院化学所的朱道本和张德清等研究报道了基于四硫富瓦烯的有机薄膜材料[9],等等。电化学调控的分子识别是超分子电化学的研究热点之一。电化学调控的分子识别研究中,主要涉及的是分子识别过程相关主客体相互作用,其调控主要是基于主体或客体的氧化态变化影响主客体间的相互作用,进而影响分子识别行为。研究表明,通过电化学调控分子间相互作用,可以实现调节反映速率和催化活性;设计制备超分子材料,从而为实现材料和器件的功能化开辟新的途径。
超分子电化学研究的超分子体系主要有两类,一是主体拥有分子识别位点,同时有一个或多个电化学单元,二是主体拥有分子识别位点,客体具有电化学单元。电化学调控的分子设计一要考虑分子具有高选择性的分
子识别中心, 二要具有可逆电化学性质的信息转换单元。常见的研究分子识别的受体有冠醚,环糊精,杯芳烃,葫芦脲以及环番等大环化合物;常见的电化学活性单元有金属茂,有机醌,钌联吡啶配合物,吡咯和四硫富瓦烯等化合物。开拓新型电化学控制的超分子体系是永恒的挑战性课题。
杯芳烃(Calixarene)是继冠醚、环糊精之后的第三代超分子主体化合物[10]。三十年来,在分子识别、组装和超分子催化等方面取得了突飞猛进的发展并展现了独特的魅力
[11-12]。硫桥杯芳烃(Thiacalixarene)作为杯芳烃家族的新成员,由于其更加灵活的构象变化和衍生化可能性,在分子识别和组装方面引起了人们积极的研究兴趣[13-14]。在本项目中,无论是传统的杯芳烃还是硫桥杯芳烃都简称Calix。在杯芳烃衍生物中,杯芳冠醚(Calixcrown)由于其同时含有杯芳烃和冠醚两种亚单元,通常表现出与单独杯芳烃或冠 1
醚不同的性质和对于某些客体更加优越的分子识别能力。同时, 四硫富瓦烯(Tetrathiafulvalene,简称TTF)是一种稳定的、可逆的两电子给体,拥有独特的电化学行为,即控制适当的电位,TTF以中性分子、自由基阳离子和二价离子三种形式存在[15]。随着超分子化学的发展,TTF作为一类典型的电活化富电子体系在超分子化学领域受到了广泛的关注[16]。以TTF为构造骨架的TTF-冠醚、TTF-富勒烯、TTF-环番、TTF-索烃、TTF-轮烷、TTF-环糊精等的TTF超分子体系都已有报道, 同时TTF在有机导电材料,导电LB膜,有机铁磁体,非线性光学材料,分子梭、分子开关,分子导线、传感器等有机功能材料方面已成为当前的研究热点[17-20]。国内许多科研机构和高校
,例如中科院化学所、南开大学、武汉大学、南京大学、四川大学、兰州大学、扬州大学、延边大学、山东师范大学等诸多单位分别开展了杯芳烃及四硫富瓦烯的研究。黄志镗院士课题组在杯芳烃化学以及朱道本院士课题组在四硫富瓦烯化学研究领域作出了突出成绩[21]。
到目前为止,杯芳烃中引入电化学活性单元(如金属茂,有机醌,钌联吡啶配合物等)来构筑电化学调控的分子识别体系已有报道,并取得了重要的研究成果。然而,有关Calix和TTF通过共价键连接的超分子体系的研究报道[15-16]较少,并且这些工作是基础性的。为了进一步拓展Calix-TTF新型分子主体的研究和应用,本项目根据鉴于TTF独特的电化学行为和Calix分子结构的平台特性,期望通过电化学控制分子识别的分子设计原则合成新颖的共价键连接的Calix-TTF超分子化合物,运用循环伏安,方波伏安等电化学手段、核磁共振和荧光光谱等谱学方法研究其电控制的分子识别行为、机理和特征;利用LB和SAM膜技术研究Calix-TTF化合物在电极表面的电化学行为和分子识别和组装特征。阐明化合物的结构、电化学行为和电化学调控分子识别特征之间的内在规律。积极探索Calix-TTF作为传感器或分子器件在生命科学和材料科学领域中的应用。
参考文献
1. A. E. Kaifer, M. Gómez-Kaifer, Supramolecular Electrochem