《JACS》金属有机铂分子笼为核的荧光超分子凝胶
2018-06-26 09:01:41

超分子凝胶由于其内部非共价键的动态可逆性,常常具有刺激响应性和自修复性能,这对于其在化学传感、生物医药工程等领域的应用都有着重要的意义,因此一直是超分子化学家研究的重要方向之一。在过去的二十多年里,科学家们基于非共价键作用了构筑了各种各样的超分子凝胶,然而以金属笼状化合物为核的超分子凝胶还比较少见。通过引入金属笼状化合物作为交联位点,不仅可以提高凝胶内部的交联密度,还可以利用金属笼状化合物的空腔来达到控制释放的目的。

最近,西安交通大学张明明教授、杭州师范大学尹守春教授和美国犹他大学Peter J.Stang教授合作,报道了一种多功能的以金属笼状化合物为核的超分子凝胶,该凝胶除了具有超分子凝胶的刺激响应性和自修复性能以外,还拥有金属笼状化合物的引入带来的荧光以及更加刚性的特点,这一研究为利用超分子凝胶来构筑动态而又有一定稳定性的智能材料提供了一种新的思路,相关的研究成果以Fluorescent Metallacage-Core Supramolecular Polymer Gel Formed by Orthogonal Metal-Coordination and Host-Guest Interactions为题,发表在《美国化学会志》(Journal of American Chemical Society)上(J.Am.Chem.Soc.2018,140,7674)。

该工作将具有聚集诱导发光效应的四苯乙烯基四苯甲酸钠配体1与有机铂受体2以及冠醚修饰的双吡啶基配体3通过金属配位自组装,构建了具有聚集诱导发光性能的有机铂分子笼4,并进一步与双二级铵盐5发生主客体相互作用,自组装形成以金属笼为核的超分子凝胶6。

《JACS》金属有机铂分子笼为核的荧光超分子凝胶

图1.超分子笼4的合成以及金属有机分子笼为核的超分子凝胶示意图。

通过与传统的以四苯乙烯为核的模型超分子凝胶作对照,引入刚性结构的金属笼后,超分子凝胶展现出更高的模量,更好的自修复性能,从而在一定程度上克服了传统超分子凝胶相对较“软”、机械性能差的缺陷,提高了凝胶的实用性。

《JACS》金属有机铂分子笼为核的荧光超分子凝胶

图2.金属笼为核的超分子凝胶(a)以及四苯乙烯为核的模型超分子凝胶(b)的流变性能。

另外,该体系通过金属配位相互作用力和聚合物的聚集效应限制了四苯乙烯基团的分子内旋转,抑制激发态的非辐射能量衰变过程,可视化展现出超分子凝胶的多重刺激响应性。

图3.金属笼为核的超分子凝胶多重刺激响应性凝胶溶胶转变图(a)以及温度响应性的荧光光谱。

该工作成功设计合成了聚集诱导发光的有机铂分子笼,通过主客体化学将刚性结构的分子笼引入到超分子凝胶体系当中,提高了体系的机械性能和自修复性能,并展现出良好的刺激响应性和光学性能,为拓展金属有机分子笼在智能软物质材料、发光材料、药物载体等领域的应用提供了一种新的思路。

编辑:yxh0503