滷鍵在超分子化學中的應用——滷鍵型共晶的構築及其功能性質

2020-09-25 知社學術圈

滷鍵、氫鍵、π-π堆積、範德瓦爾斯力等非共價鍵作用可以驅動化學組分間的分子識別和超分子自組裝，形成有機共晶，在保留不同組分固有屬性的同時，通過組分間的協同效應獲得更多新穎的物理化學性質，從而構築出各種新型多功能超分子材料。其中滷鍵的鍵能分布在5-180 kJ/mol，較氫鍵鍵能的範圍大，在分子識別中具有明顯的優勢。基於滷鍵構建新型多功能材料體系，已經成為超分子化學以及材料領域的研究熱點。


要合成滷鍵型有機共晶，常見的方法是利用具有互補功能基團的滷鍵給體和受體進行共結晶。就滷鍵給體而言，滷鍵強度取決於滷原子的電負性（Cl <Br <I），並且可以通過引入吸電子基團（如氟原子）進一步增強其作用強度，因此，全氟化的碘代苯是理想的滷鍵給體，其中1,4-二碘四氟苯（1,4-DITFB）在設計和合成新型多組分超分子共晶材料方面具有很大的潛力。

1,4-DITFB

基於此，黃維院士團隊撰寫了關於1,4-DITFB的綜述文章，詳述了1,4-DITFB與多種滷鍵受體（含氮化合物、N-氧化物、氧族化合物、芳烴、有機金屬化合物等中性路易斯鹼以及陰離子）通過滷鍵作用共結晶，形成了多種多樣的超分子結構（離散的分子組裝體、1D無限鏈、2D和3D網絡結構）。它們表現出獨特的螢光、磷光、磁性、介電、非線性光學、液晶、超分子凝膠等特性，在光波導、雷射、光學邏輯門、存儲器等光電器件以及生命體系中具有廣闊的應用前景。

1,4-DITFB與多種滷鍵受體共結晶構築多組分超分子體系

在該綜述中，作者全面闡述了1,4-DITFB共晶的研究進展，重點介紹了1,4-DITFB共晶的結構及其物理化學性質，總結了「分子結構-組裝-性質」之間的關係，指出該領域中有待開發的主要可能方向，為進一步設計和研究滷鍵型多組分超分子共結晶材料提供重要信息，為拓展有機共晶在光電領域中的應用提供有益借鑑，促進超分子光電子學的發展。

該文發表於《國家科學評論》（National Science Review，NSR），南京工業大學丁雪華副教授為第一作者，西北工業大學黃維院士、南京郵電大學解令海教授和南京工業大學林進義教授為通訊作者。


https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwaa170/5884978

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