基于多卟啉新型自组装体系的构筑及其性质研究

由2个或2个以上卟啉骨架单元共价键连组成的多卟啉衍生物具有不同于单卟啉的独特结构和光物理特性，在功能有机化合物研究领域具有广泛的应用前景。设计结构新颖的多卟啉衍生物，建立其高效的合成方法，并在此基础上构筑具有特定功能的多卟啉超分子组装体具有重要的理论和实际意义。本课题的研究内容主要包括：1）具有多作用位点新型多卟啉结构的设计及其高效合成方法的建立；2）多卟啉/多卟啉自组装体的构筑及其结构、形貌和性能研究；3）由金属离子/金属配合物驱动的多卟啉有机/无机杂化自组装体的构筑及其结构、形貌及其性能研究;4)基于多卟啉衍生物与富勒烯衍生物、官能化碳纳米管以及石墨烯等的电子给体/ 受体自组装体的构筑及其结构、形貌和性能研究。预期本课题将发展一些新型复杂结构多卟啉衍生物的高效合成方法、建立一系列结构新颖且可控的多卟啉纳米自组装体的构筑方法，并研究其光、电等特殊功能。

本课题围绕“基于多卟啉新型自组装体系的构筑及其性质”展开了研究工作，取得了系列原创性的研究成果：1)发展了3种全新高效的直接键连双卟啉骨架的高效合成方法，从简单的单卟啉原料出发，可以选择性地构筑不同键连方式双卟啉骨架；2）发展了一种简便高效的卟啉环骨架官能化反应，从中位卤代卟啉原料出发，在非催化条件下可高效制备其相应的中位-O, S或C官能化卟啉衍生物；3）设计合成了一类含脲基的新型三卟啉受体分子，通过分子内的氢键预组装作用形成特定大小的卟啉环空腔，对富勒烯的大小有很强超分子识别作用，并可通过分别加入阴离子如H2PO4-及阳离子Ca2+调控其作用，从而实现了C70/C60的高效分离与纯化；4）设计合成了系列具有双D-π-A结构的双卟啉衍生物，将其在二氧化钛半导体表面上有序自组装，比参照单D-π-A结构的单卟啉衍生物相比，它有更强和更宽的捕光能力，其交叉型的构型能有效地防止卟啉分子间的堆积，实现了更高的光伏转换效率（5.33%）。