武科大网讯(通讯员李江江)近日,我校化学与化工学院刘思敏教授团队在《Accounts of Materials Research》发表了题为“Cucurbituril-Mediated Conformational Control: From Molecular Manipulation to Functional Applications”的述评文章。文章系统总结了葫芦脲(CB[n])超分子主体在有机小分子构象精准调控领域的最新进展,将CB[n]介导的构象调控归纳为五种代表性形式,阐明其设计原理及功能应用,讨论了该领域面临的关键挑战与未来机遇,以推动CB[n]从“分子容器”向“构象调节器”转变,为先进功能材料的设计提供新思路。

分子构象是决定有机分子性质的关键因素,直接影响分子的共轭程度、分子内相互作用与化学反应活性。传统上,化学家通过共价修饰(如引入大位阻基团)来限制分子构象,但这种方法往往合成路线复杂且不可逆。超分子化学提供了一种动态、可逆的替代方案,即利用非共价主客体相互作用实现分子构象的精准调控。
在众多超分子主体中,葫芦脲(cucurbit[n]uril,CB[n],n=7,8,10)家族凭借其刚性的疏水空腔和负电性的羰基端口,对阳离子客体表现出优异的结合亲和力与选择性。更重要的是,CB[n]不仅能作为“分子容器”隔离、保护客体,更能作为“构象调节器”,通过主客体作用将柔性分子锁定为在溶液中原本无法稳定存在的特定构象。
在本述评中,刘思敏团队将CB[n]介导的构象调控归纳为五种形式:(1)柔性烷基链在葫芦脲空腔内的“U”型折叠;(2)电荷转移复合物在CB[8]/CB[10]内的折叠构象;(3)二芳基乙烯分子光开关的构象调控;(4)扭曲分子(如三苯胺衍生物)的构象调控;(5)线性给-受体型分子的构象调控。
基于上述构象调控策略,研究人员成功构建了多种功能材料:超长室温磷光材料、近红外磷光探针、力致变色材料以及门控光致变色体系等。文章还重点介绍了这些材料在传感、信息加密、生物成像等领域的应用前景。
