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王乐勇教授课题组在Accounts of Chemical Research上发表基于正交自组装构筑动态超分子体系的综述文章

日期:2017年1月13日 11:25

  近日,由介观化学教育部重点实验室,化学化工学院有机学科超分子化学和智能材料课题组王乐勇教授在美国化学会著名综述期刊Acc. Chem. Res.上发表题为“Dynamic Supramolecular Complexes Constructed by Orthogonal Self-Assembly”(基于正交自组装构筑的动态超分子体系)的特邀综述(Acc. Chem. Res. 2014, Articles ASAP, DOI: 10.1021/ar5000709)。

  2005年,《科学》杂志为纪念创刊125周年提出本世纪亟待解决的25个重大课题,其中一个就是:“我们到底能推动化学自组装走多远?”(How far can we push chemical self-assembly)。自组装(Self-assembly)是超分子化学的一个重要的核心部分,其意义是不言而喻的。然而,目前报道的大多数超分子体系,仅仅只利用一种非共价键作用来组装形成。鉴于每一种非共价键作用都有其独特的键强度和优点,且自然界中生命体恰恰是以很有效的方式利用多种非共价键作用来支持其三维结构和实现它们的生物功能。化学家也在致力于构建包含多种超分子作用力正交组装的超分子组装体,其中“正交”(orthogonal)被定义为不同种类的超分子相互作用之间不相互影响。利用正交组装的策略可以得到复杂的、多级有序的具有特殊性能的新颖结构。2011年,基于正交组装策略,王乐勇教授课题组先后构建了新型的基于四重氢键和冠醚主客体作用的线性超分子聚合物以及超分子聚轮烷网络结构(Chem. Commun.2011, 47, 6903;Chem. Commun. 2011, 47, 10755)。随后,王乐勇教授课题组合成了首例新型的由四重氢键互锁的动态[2]索烃,填补了动态索烃以往只集中于非共价的金属-配位作用来实现大环分子互锁的空白(Chem. Sci. 2012, 3, 1417),并进一步利用该组装模块构建了一个高度可控的环链平衡自组装超分子体系(Macromolecules 2012, 45, 9585)。在上述工作基础上,王乐勇教授课题组应邀在Chem. Soc. Rev.上发表了关于正交组装构筑的超分子聚合物的综述文章(Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 5950)。同时,王乐勇教授课题组进一步将正交组装的策略应用于构筑基于柱芳烃的新型的动态超分子结构,包括一维的线性超分子聚合物、复杂的网络状聚准轮烷以及动态聚准轮烷结构和超分子囊泡(Chem. Commun. 2012, 48, 8529;Polym. Chem. 2012, 3, 3060;Org. Lett. 2012, 14, 4826;Polym. Chem.2013, 4, 4292,J. Am. Chem. Soc. 2013, 135 , 10542)。

  本综述文章系统地总结了近年来王乐勇教授及国内外其它课题组在基于正交自组装策略构筑动态超分子体系及其应用方面的一系列研究进展。正交自组装策略已经被成功应用于构筑复杂的、多级有序的新颖结构,研究其作为“智能”材料的潜在应用,模拟和理解自然界中蛋白质的组装过程等复杂的生命过程等。相对于生命系统而言,虽然动态化学组装的研究才刚刚处于起步阶段,但是上述的研究成果表明正交组装的策略为化学家们进一步理解和模拟复杂的生命过程以及构筑功能化的“智能”材料提供了有力的研究工具,正交自组装策略有望被广泛地用于构筑可调控的“智能”及功能材料,并进一步用于模拟和研究复杂的生命过程中生物大分子和超分子体系的组装过程。该系列研究得到了科技部重大研究计划(973)科学基金(2013CB922101, 2011CB808600)和国家自然科学基金(No. 91227106, 21202083, 21302092)的支持。


所属类别: 科研进展

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