新型大环共轭配体的设计合成、超分子组装及其性能研究

In this project, a series of different macrocyclic conjugate organic ligands with pyridyl groups will be designed and synthesized based on the catalytic function-directed materials, to assemble supramolecular compound by using transition metal ions for preparation of high active catalysts to promote C-C cross-coupling reactions or heterocyclization reactions containing the nitrogen atoms. Studies the influence of the different types of functional groups in the macrocyclic conjugate organic ligands on the delocalized electron structures will be carried out. Our aim is to investigate the mechanisms of the conjugated π electronic transmission on improving the catalytic efficiency of the metal ions, to explore the effects of the different conjugateπ electronic systems on the energy levels of the d orbits for offering exemplification and experimental data of structural design and controlled preparation of the cheap catalysts with high activity.

本项目以催化功能为导向，设计合成不同系列的含吡啶单元新型大环共轭有机配体，并与过渡金属离子进行超分子组装，制备具有光电活性和高效催化氮杂环化反应、高效催化碳-碳偶联反应的廉价的过渡金属配合物催化剂材料。研究不同类型的取代基对大环共轭π电子体系的影响，探索不同的共轭π电子体系对改变金属离子d轨道价电子能级作用机理，及其活化金属离子催化性能作用规律，为新型廉价高效催化剂的结构设计和可控制备提供理论依据和实验数据。

本项目设计合成了多个不同系列有机发光功能小分子包括芴吡啶、螺芴吡啶、双噻吩吡啶，研究了其光谱性能；用所合成的功能配体制备了纳米薄膜材料，其作为碳碳偶联反应的催化剂具有良好的催化性能，催化剂的上载量仅为ppm量级，大部分产品的产率可达95%以上，该催化剂在绿色有机合成领域具有潜在的应用前景；.开展了大环杯[4]芳烃、冠醚等衍生物的合成、荧光性能、离子识别等性能研究，裸眼检测限低至微摩尔浓度量级，紫外光谱检测限低至纳摩尔浓度量级，该类研究可应用于饮用水中重金属离子检测以及蔬菜水果中农药残留检测，具有重要科学研究意义和社会意义；.开展了含氮配体多孔配位聚合物的组装、气体吸附、储锂性能以及抑制锂枝晶生长性能的研究，为锂金属电池的应用开发提供了实验数据和借鉴意义；.开展金属氧化物纳米纤维的合成、表征以及储能性能研究，部分产品在电流密度1000 mA/g下充放电循环800次库伦效率几乎不衰减，比容量能够保持在130 mAh/g，该研究为探索长寿命电池材料积累实验数据和技术支撑，具有重要科学研究意义;.截止目前，依托本项申请发明专利13项，发表SCI研究论文17篇，尚有多项成果正在整理有待发表；培养6名硕士研究生完成毕业论文，培养多名本科生开展科研创新活动。