手性三明治型卟啉、酞菁稀土金属配合物的设计、合成、自组装及功能性质研究

Self-assembly of functional molecules into a prerequisite nanostructure with desirable dimension and morphology play a fundamental role in the functional properties of the nano-devices. Focusing on the development of new functional materials, optical active sandwich-type phthalocyninato and/or porphyrinato rare earth complexes are expected to be conductive to the formation of well-defined nanostructures depending mainly on the synergistic interplay among chiral discrimination and non-covalent interactions including hydrogen bonding, metal-ligand coordinate bonding, electrostatics, van der Waals, and π-π stacking between the adjacent chiral molecules. Then, the formation mechanism as well as the molecular packing conformation of self-assembly nanostructures will be studied systematically. The fundamental purpose of our project is to control the dimension , morphology, degree of dispersion, surface and micromechanism of the nanostructures through the design of the molecule, which aimed at improving the functional properties of the nano-devices. The proposal will provide new insight into the development of new functional materials.

超分子聚集体的形貌以及聚集体内分子堆积方式的不同对材料的功能性质有着非常重要的影响。本课题将围绕开拓新型功能材料这一主题，以手性三明治型卟啉、酞菁稀土金属配合物为构筑模块，利用手性分子间的手性识别能力以及大环分子间强烈的π-π相互作用，以及在分子设计时引入的一些弱的作用力（氢键、配位键、静电作用、亲疏水作用等）的协同作用下，将其进行组装得到有序的手性超分子聚集体，研究聚集体的组装过程和形成机理。通过对手性分子结构的设计或者是改变聚集条件（组装方法、溶液的PH、溶液的极性、组装温度等）来调节这些分子间的弱的相互作用，实现对手性聚集体的尺寸、形状、分散度、表面以及微观结构的控制，从而达到提高分子器件性能，为功能性材料的系列化开发和工业化生产提供理论指导和实验依据。

超分子聚集体的形貌以及聚集体内分子堆积方式的不同对材料的功能性质有着非常重要的影响。本课题将围绕开拓新型功能材料这一主题，以卟啉、酞菁类化合物为构筑模块，利用大环分子间强烈的π-π相互作用，以及在分子设计时引入的一些弱的作用力来调控分子的自组装过程，研究自组装过程和形成机理，测试聚集体的光电性质。重点研究超分子体系中分子结构－纳米结构－器件性能之间的关系。取得的主要成果有：1.设计合成了几个新颖的含有各种功能基团的卟啉、酞菁类配合物。研究了其自组装过程和形成机理，重点研究了聚集体中分子的堆积模式对器件性能的影响。2. 把各种手性以及功能基团修饰在卟啉、酞菁的周边，合成了几个系列的新颖的手性卟啉、酞菁类配合物。研究了手性信息在分子层次以及超分子层次的传递和表达并研究了手性超分子器件的功能性质。