荧光超分子配合物的文献综述
摘要:本文简要介绍了超分子科学发展的历史以及其应用领域,重点介绍了非共价键力中的金属配位作用,简要分析了超分子配合物中常见的配体和金属离子以及超分子配合物的多种构型,并分析了近年来基于AIE荧光基团及其衍生物在超分子配合物领域的合成与应用,对现存的荧光超分子配合物的缺陷做了部分归纳与总结,并进行了展望。
关键词:关键词1:超分子;关键词2:非共价键作用;关键词3:金属配位作用;关键词4:荧光
一、文献综述
1.1超分子化学
1987年诺贝尔化学奖授予了Cram、Lehn、Pedersen,以表彰他们在分子识别领域做出的贡献。2016年诺贝尔化学奖又再一次诞生在超分子领域,以表彰Sauvage、Stoddart、Feringa等人推动分子机器的产生与发展。足以证明,超分子化学俨然已属于21世纪的一个朝阳学科。
超分子是高分子科学和超分子化学相结合的产物,是一个快速发展的交叉学科研究领域。早在1987年,“超分子化学之父”Lehn首先定义了超分子化学是指超越分子的化学[1],超分子是由两个或者多个分子通过非共价键力形成的复杂有序、具有特定功能的化学体系。形成超分子的主要驱动力多种多样,有多重氢键作用、金属配位作用、范德华力、pi;-pi;堆积作用、主客体作用、亲疏水作用以及它们之间的协同作用。共价键构建的分子结构相对稳定,依其分子特性可耐一些强酸、强碱,以及高温[2]。而与简单的共价键有机分子相比,超分子特有的结构和可逆的非共价键作用使其不仅具有传统分子的特性,还具有动态特性、刺激响应性、环境适应性以及自我修复功能。
若将超分子与材料科学、生命科学、信息科学、物理化学、高分子化学等其他学科相互融合发展,可模拟自然界中一些物质的特殊功能。因此,超分子化学在高分子导电材料、生物传感器、纳米材料、药物传递以及靶向释放等方面有广阔的应用前景。
虽然各种非共价键作用已经作用于超分子配合物制备中,但仍有必要开发高结合常数的新型驱动力,以扩大超分子配合物的种类。此外,具有受控结构的超分子配合物对于研究具有特定功能的材料具有重要意义,从而可进一步拓展到更多的研究领域,有望在工农业、国防军事、医学等领域注入新的活力。
1.2金属配位作用
在构建功能超分子结构时,配位作用驱动的超分子自组装是最广泛应用的方法[3]。配位作用在超分子配合物领域中已经得到了广泛的研究。金属配位键具有良好的方向性,由于过渡金属具有磁性、导电性、一定的光学潜力和催化潜力,因而引起科学家的广泛兴趣[4]。常常使用的过渡金属离子有Fe2 、Co2 、Cu2 、Zn2 、Pd2 、Ir3 、Ni2 、Pt2 等,配位作用点往往是N、P、O等。Pt2 是平面四方型的不饱和金属离子,是典型的d8电子组态,往往赋予以铂为金属基的超分子配合物以特有的光学性质,因而在发光材料、生物成像、光催化等领域应用广泛。[5]
