“相似相溶”驱动缺电子主体包结富勒烯学术资讯

来源：X一MOL资讯

敏感薄膜的性能在很大程度上决定着薄膜基荧光传感器的性能。而敏感薄膜的性能又取决于传感单元的结构、传感单元所在活性层的结构，以及所用衬底的表面结构和化学本性等因素。围绕高性能荧光敏感薄膜创制，近年来陕西师范大学房喻教授小组创造性地将非平面荧光单元引入薄膜结构，制备了一系列富含“分子通道”的荧光敏感薄膜，建立了利用活性层“毛细凝结效应”和“荧光单元的激发态微环境敏感性”设计制备高性能敏感薄膜材料的策略，实现了对众多有毒有害化学品的非接触式、灵敏、快速探测（Chem. Sci., 2018, 9, 1892; Nature Commun., 2018, 9, 1695; J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 1757; Adv. Funct. Mater., 2019, 1905295等）。
众所周知，分子多态性是分子体系多功能化的基础。将多态性分子作为敏感单元引入荧光敏感薄膜是未来发展新型薄膜，实现薄膜高性能化的重要途径。基于此，最近房喻教授小组通过分子内弱键控制实现了苝二酰亚胺荧光温度效应的反转（Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 8579）。在此基础上，通过“相似相溶”驱动，令人惊奇地实现了缺电子主体对缺电子富勒烯的高效包结。在工作中，房喻教授小组与美国犹他大学的Peter J. Stang教授合作，以四吡啶修饰苝二酰亚胺为主要结构单元，通过与九十度二价铂试剂组装，构筑了具有稳定空腔结构的三棱柱状主体（M6L3）。主客体作用研究表明，M6L3可以定量包结C60或C70，且可实现C60与C70混合物中C70的高效分离。与此同时，在C70存在下，C60包结物可定量向C70包结物转化。

Figure 1 (a) Formation of trigonal prism via coordination-driven self-assembly; (b) PM6-simulated geometrical structure of trigonal prism; (c) π–A isotherm of the trigonal prism in the air/water interface.

Figure 2 Cartoons for encapsulation, selective extraction, and complex transformation.
电化学和光谱测试研究表明，基态时包结物中主客体之间不存在显著的电子作用，“相似相溶”是主客体复合物形成的主要驱动力。这一非电子作用特点最大限度地保留了复合物中主体和客体各自的性质，从而为研究富勒烯的单分子物理化学性质提供了可能。此外，荧光活性主体和包结物在水气界面的良好组装性能也为其在新型荧光敏感薄膜材料创制中的应用奠定了基础。
该成果近期在J. Am. Chem. Soc.上在线全文发表。论文第一作者为常兴茂博士，陕西师范大学房喻教授与美国犹他大学Peter J. Stang教授为共同通讯作者。工作得到了国家自然科学基金（21527802, 21673133, 21872091, 21820102005），“111”引智计划（B14041）等经费的支持。

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