由于超分子化学在目前科学前沿和热点研究领域如生命科学、环境科学、材料科学、能源科学、通讯科学、医药学、工农业生产、国防建设等领域应用广泛,故引起了世界各学科科学家浓厚的研究兴趣。我们坚信,随着人们对超分子化学研究的不断深入,超分子化学将在各个领域的应用中显出强大的生命力,并结出丰硕成果。

　　1大环超分子凝胶的形成

　　超分子化学是目前最热门的研究领域之一,而超分子材料具有优越的性质。超分子凝胶作为超分子材料,具有较为广泛的应用价值。

　　1.1基于双冠醚和铵盐的超分子聚合物凝胶

　　由于客体可以通过非共价键的作用,形成超分子凝胶。中国科学院的李爽等人发现了含有两个24-冠-8单元的双冠醚可以与铵盐聚合物形成超分子凝胶。李爽等人用24-冠-8双冠醚铵盐聚合物在氯仿和乙腈的混合体系中形成了准轮烷,并通过1H-NMR,粘度等手段证明了其组装行为。由于主客体之间络合作用的存在,H1发生化学位移。他们通过实验还发现,得到的超分子凝胶可以进行温度调控和酸碱调控。加热可以使凝胶转化为溶胶状态,冷却后即恢复为凝胶,而加入适量的三乙胺也能破坏其凝胶状态,使之转换为溶胶,加入一定量的三氟乙酸后,可使其重新恢复凝胶状态。此外,还发现形成的超分子凝胶具自修复的性质[5]。

　　1.2由三碟烯双冠醚形成的具有自修复、刺激响应性能的超分子聚合物凝胶

　　自修复材料由于其具有自我修复的功能而被科学家所关注。目前,大多的自修复材料都需要外界通过额外的能量或修复试剂才能自修复。中国科学院化学研究所的曾飞等人设计合成了含铵盐的共聚物,研究发现在共聚物的氯仿与乙腈的混合溶液中加入三碟烯双冠醚,可以形成超分子聚合物凝胶。神奇的是该种超分子聚合物凝胶具有热及酸碱刺激响应性,而该种超分子凝胶还在不需要外界能量及修复试剂的条件下可以进行自修复[6]。该研究将被应用于材料科学、生命科学、及药物学科学中。

　　1.3利用复合包结物构建大分子自组装体系和水凝胶

　　由于超分子凝胶在材料科学、药物学研究中的新应用,复旦大学的陈国颂等人提出利用“复合包结络合物”构建响应性大分子自组装体和水凝胶。最初,HIC指以无机纳米粒子为核,多支合成聚合物为壳的“类胶束”结构,该超分子结构最大的特征是无机粒子通过表面共价修饰的环糊精与聚合物端基的客体分子之间的包结络合作用相连。即他们首先利用含温敏性聚合物N-异丙基烯酰胺和亲水聚合物的嵌段聚合物作为壳量子点为核的HIC构建了超分子水凝胶,并发现了凝胶的化学响应和氧化还原响应;随后将0维的量子点扩展到2维的石墨烯,实现了“溶胶-凝胶”快速转变;将以2维纳米片层,粘土为核的HIC引入准聚轮烷水凝胶后,可明显提高超分子凝胶的粘性和弹性模量[7]。

　　2磺化杯芳烃的合成及其分子组装

　　磺化杯芳烃作为一类重要的杯芳烃衍生物,借助于杯芳烃的富电子空腔及磺酸根的协同作用展现了出众的键合能力,并被广泛应用到识别传感、催化反应、生物医药等多个领域。

　　2.1甲基磺化杯芳烃的分子键合行为研究

　　目前,磺化杯芳烃的衍生化主要集中在下缘修饰,结果表明下缘取代基虽然相对远离磺化杯芳烃键合客体的位点,但是能够影响杯芳烃空腔的构象、刚柔性及π电子密度,从而在很大程度上影响了磺化杯芳烃的键合行为。目前对于磺化杯芳烃上缘改性的研究还非常罕见。众所周知,客体分子总是通过杯芳烃的上缘大口进入杯芳烃空腔,故上缘衍生化应该对其键合性质影响较大。南开大学的杨婧等人设计合成了对位甲基杯[4]芳烃(SMC4A)和对位甲基杯[5]芳烃(SMC5A)两个主体化合物,通过亚甲基基团的引入延伸了杯芳烃的空腔深度。并采用荧光光谱滴定和竞争包结方法研究了SMC4A和SMC5A对光泽精(LCG)染料分子、金属离子和有机阳离子的键合性质和光物理行为[8]。

　　2.2磺化杯芳烃与双位点客体键合