基本信息
- 项目名称：
- 首例含二维水簇配位聚合物的超分子自组装
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 超分子体系是由多个分子砌块经分子间弱相互作用缔合而成的有序复合体,其具有独特的网状、层状、链状、螺旋状等微观结构和优异的光、电、磁、催化、生物活性等宏观特性。 本论文使用镍大环配体和多羧酸桥基作为构筑砌块成功地合成了一例新颖的超分子化合物。据我们所知，具有八元椅式构象的水簇结构和由八元水簇拓展的二维水簇平面尚未见报，属世界首例。
- 详细介绍：
- 合成了一个新型层状超分子化合物[Ni(L)(TPHA)]•8H2O（L = 1,3,6,9,11,14-hexaazatricyclo[12.2.1.16,9]octadecane, TPHA = terephthalate dianion），并通过红外光谱和X射线单晶衍射成功地表征了结构。该化合物是电中性，其中镍原子经对苯二甲酸桥联形成一维无限链状结构；同时，该超分子配合物还含有独特的八元水簇结构。该八元水簇有效地将一维链扩展为三维层状结构。每个水簇分子通过一个OH∙∙∙O氢键（长度为2.724 Å 至 3.056 Å）将彼此连接起来。该化合物属单斜晶系，空间群为P21/c with a = 9.788(3), b = 13.030(4), c = 11.646(4) Å and = 104.551(5)°.
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 超分子体系是由多个分子砌块经分子间弱相互作用缔合而成的有序复合体,其具有独特的网状、层状、链状、螺旋状等微观结构和优异的光、电、磁、催化、生物活性等宏观特性。因此, 超分子化学已成为化学、生命科学、材料科学和信息科学等领域研究的热点。本小组利用对苯二甲酸扩展桥成功地合成了一例结构新颖、具有二维水簇结构的超分子化合物。
科学性、先进性及独特之处
- 对于超分子化合物的研究已逐渐成为化学、生物、材料等领域的热门话题，而具有二维水簇结构的超分子体系迄今仅见报几例。据此，本论文成功地合成了一例新颖的超分子化合物。据我们所知，具有八元椅式构象的水簇结构和由八元水簇拓展的二维水簇平面尚未见报，属世界首例。该发现对生命科学、材料科学以及超分子自组装均具有一定的理论和现实意义。
应用价值和现实意义
- 近年来设计和合成具有无限伸展结构的配位聚合物，特别是超分子化合物已经成为多学科关注的热门研究课题。因为超分子具有非常独特的性质，其在磁性材料、非线性光学材料、超导材料及催化等诸多方面都有极好的应用前景。目前超分子配合物的研究主要集中在其合成、结构表征、性质探索方面，加强对此类结构的研究和理解，对实现多维空间组装的分子工程、晶体工程、乃至磁工程有着重要意义。
学术论文摘要
- 摘要：合成了一个新型层状超分子化合物[Ni(L)(TPHA)]•8H2O（L = 1,3,6,9,11,14-hexaazatricyclo[12.2.1.16,9]octadecane, TPHA = terephthalate dianion），并通过红外光谱和X射线单晶衍射成功地表征了结构。该化合物是电中性，其中镍原子经对苯二甲酸桥联形成一维无限链状结构；同时，该超分子配合物还含有独特的八元水簇结构。该八元水簇有效地将一维链扩展为三维层状结构。每个水簇分子通过一个OH∙∙∙O氢键（长度为2.724 Å 至 3.056 Å）将彼此连接起来。该化合物属单斜晶系，空间群为P21/c with a = 9.788(3), b = 13.030(4), c = 11.646(4) Å and = 104.551(5)°. 关键词：层状化合物；水簇；氢键；晶体结构
获奖情况
- 本论文已于2008年4月被美国国际性刊物《Structural Chemistry》正式发表（Volume 19, Number 2），并被SCI收录（IDS Number: 321PQ）。
鉴定结果
- 本论文研究成果新颖，试验得到的具有八元椅式构象的水簇结构和由八元水簇拓展的二维水簇平面尚未见报，属世界首例。
参考文献
- 1、可于Springer电子数据库中检索该作品全文，相关链接： 2、SCI收录书面文件（后附）
同类课题研究水平概述
- 近年来配位超分子聚合物因其在生命科学、催化化学、主客体超分子化学和分子磁性材料、超导材料、非线性光学材料等方面的潜在应用价值而成为最活跃的研究领域之一。这些配合物可以通过配位键、氢键、阳离子相互作用或静电作用等设计而成。其研究已成为化学、物理、生物、材料、信息等领域的学科交叉研究热点。 由于超分子化合物的独特性质使得其在生命科学与材料科学领域研究中具有重要的意义，单晶的确定和磁性研究揭示出对苯二甲酸根的成桥功能及其在分子构筑和磁交换领域的独特作用，因此以羧酸为桥基的配位超分子化合物的研究在国内外相关领域一直受到广泛关注。而与单核断片自组装而成的超分子化合物的合成、光谱和磁性研究对于了解生物体内电子传递机理、金属离子间磁性相互作用的本质以及开发分子基磁性材料均有重要的意义。 值得注意的是，三维层状配位超分子化合物中拥有配位水簇结构的研究成果在国内外诸多研究中也仅有几例得以发表公布，而含八元椅式构象的水簇结构的配位聚合物在国内外尚未见报，其形成的层状网络结构在超分子聚合物三维构筑结构和分子稳定性方面的影响值得进一步深入研究，该发现对未来超分子化合物自组装领域的研究也起到一定的推动作用。
