吉林大学杨英威教授团队 Angew：利用分子间电荷转移相互作用构筑的基于大环受体分子的晶态超分子组装

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凭借在光/电/磁材料等诸多领域的应用前景，有关有机供-受体或电荷转移共晶材料的基础研究与应用探索在过去的几年间得到了学术界的广泛关注与报道。在超分子化学中，得益于大环主体分子独特的预组织空腔结构，多重的非共价键合位点、广泛的客体选择性包结络合能力，以大环主体分子作为主要构筑单元所构建的分子间电荷转移共晶材料极大地拓展了有机电荷转移络合体系的研究范畴以及其作为固相材料的实际应用价值。近日，吉林大学化学学院、纳微构筑化学国际合作联合实验室杨英威教授课题组撰写了题为“Macrocycle-Based Crystalline Supramolecular Assemblies Built with Intermolecular Charge-Transfer Interactions”的综述文章，系统地梳理了基于大环主体分子的晶态电荷转移组装体（MCCAs）在气致变色材料、发光材料、二维分子镶嵌等诸多领域中的最新研究进展。

图1. MCCAs材料应用概括图。（图片来源：Angew）

作者首先介绍了MCCAs相关概念的提出背景，梳理了MCCAs的一般构筑方法及规律特征。随后以MCCAs不同类型的构筑模式为角度出发系统总结了多种MCCAs在气/力致变色材料、分子镶嵌、激光材料、荧光材料等领域的最新研究进展，主要可归类为：（1）由单一大环主体所构筑的MCCAs在气致变色材料方面的研究进展；（2）由不同大环主体分子所构筑的MCCAs在气致变色材料方面的研究进展；（3）由具有相反电性的大环主体分子和客体分子所构筑的MCCAs在气致变色材料、热激活延迟荧光材料、固相微激光器以及二维镶嵌体系中的研究进展。最后，作者对MCCAs材料在实际应用开发过程中可能遇到的瓶颈问题与挑战进行了系统地总结与阐述。

图2. MCCAs材料的一般构筑方法及规律特征。（图片来源：Angew）

图3.由单一大环主体作为供-受体构筑单元所构筑的MCCAs在气/力致变色材料方面的应用研究。（图片来源：Angew）

图4.由异性大环主体作为供-受体构筑单元所构筑的MCCAs在气致变色材料方面的应用研究。（图片来源：Angew）

图5.由具有相反电性的大环主体分子和客体分子作为供-受体构筑单元所构筑的MCCAs在气致变色材料方面的应用研究。（图片来源：Angew）

图6.由具有相反电性的大环主体分子和客体分子作为供-受体构筑单元所构筑的MCCAs在气致变色/荧光变色材料方面的应用研究。（图片来源：Angew）

 图7.由具有相反电性的大环主体分子和客体分子作为供-受体构筑单元所构筑的MCCAs在固相微激光器方面的应用研究。（图片来源：Angew）

 图8.由具有相反电性的大环主体分子和客体分子作为供-受体构筑单元所构筑的二维分子镶嵌体系。（图片来源：Angew）

 图9.由具有相反电性的大环主体分子和客体分子作为供-受体构筑单元所构筑的二维分子镶嵌体系。（图片来源：Angew）

 图10.由具有相反电性的大环主体分子和客体分子作为供-受体构筑单元所构筑的二维分子镶嵌体系。（图片来源：Angew）

 图11.由具有相反电性的大环主体分子和客体分子作为供-受体构筑单元所构筑的热激活延迟荧光材料。（图片来源：Angew）

 图12.由大环主体分子骨架异构所诱导的晶态主客体电荷转移相互作用增强策略。（图片来源：Angew）

综上，将大环主体分子和有机共晶工程进行有机地结合可以创制出多个应用突破口与学科交叉点，首先大环主体分子可以通过其本身固有的预组织空腔结构以及多重非共价键合位点来实现分子间电荷转移相互作用的稳定和增强，并同时赋予有机电荷转移共晶体系一定的刺激响应能力。其次，可以通过挑选尺寸匹配且具有相反电性的主客体供受体组份来对大环电荷转移共晶材料进行模型化且大规模的制备。最后，通过简单的后修饰过程，大环主体分子本身即可同时提供供体和受体组份来构筑分子间或分子内电荷转移体系，在简化该类材料制备难度的同时极大地提高了该类材料的研究价值与科学意义。

该综述论文以“Macrocycle-Based Crystalline Supramolecular Assemblies Built with Intermolecular Charge-Transfer Interactions”为题以Minireview的形式发表于《Angewandte Chemie》。文章第一作者是吉林大学博新计划博士后、鼎新学者吴佳睿，通讯作者为杨英威教授。该研究得到了国家自然科学基金（22201096, 52173200, 21871108）和博士后创新人才支持计划（BX2021112）等的资助。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202218142

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