同時楊英威教授課題組發(fā)展了系列基于新型/傳統(tǒng)超分子大環(huán)受體的有機(jī)熒光功能材料和有機(jī)-無機(jī)雜化材料，拓展了它們在固體發(fā)光材料、污染物/離子檢測與吸附、綠色催化、超分子凝膠、超分子化療、藥物控釋、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用與實(shí)踐（Adv. Mater. 2018, 30, 1800177; Adv. Mater. 2019, 31, 1903962; Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1904683; Research 2019, 2019, 1454562; Small 2019, 15, 1805509; Theranostics 2020, 10, 615; J. Mater. Chem. A 2020, 8, 3651; Natl. Sci. Rev. 2021, 8, nwaa281; ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 4593; ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 32295; Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2009924; Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2105562; Acta Biomater. 2021, 134, 664）。基于這些創(chuàng)新性的工作基礎(chǔ)，楊英威教授多次受邀撰寫相關(guān)研究領(lǐng)域的綜述論文，系統(tǒng)地闡述了近年來大環(huán)芳烴的研究進(jìn)展以及所面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)（Chem 2018, 4, 2029; Matter 2019, 1, 345; Theranostics 2019, 9, 3075; Adv. Mater. 2020, 32, 2003263; Aggregate 2020, 1, 19; Acc. Mater. Res. 2021, 2, 292; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 1690; Adv. Mater. 2021, DOI: 10.1002/adma.202107401; Adv. Sci. 2021, 8, 2004525; Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2006168）。

圖1. 新型超分子大環(huán)受體（a）拓展型柱芳烴、（b）斜塔芳烴和（c）雙子芳烴

近期，該課題組在基于新型大環(huán)芳烴受體的固相有機(jī)功能材料的構(gòu)筑與應(yīng)用開發(fā)等方面取得了幾項創(chuàng)新性研究成果。其一，在多孔有機(jī)聚合物方面，該課題組通過將新型超分子大環(huán)受體拓展型柱芳烴和斜塔芳烴做為構(gòu)筑基元，制備得到了四種新型的共軛大環(huán)聚合物材料，并進(jìn)一步開發(fā)出了它們在二氧化碳高選擇性捕獲和碘吸附中的重要應(yīng)用（圖2）。該工作為新型大環(huán)芳烴受體在多孔有機(jī)聚合物材料領(lǐng)域中的應(yīng)用提供了新的思路。相關(guān)成果以“Macrocyclic Arenes-Based Conjugated Macrocycle Polymers for Highly Selective CO₂ Capture and Iodine Adsorption”為題發(fā)表在Wiley-VCH旗下的《德國應(yīng)用化學(xué)》上（Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 8967）。

其二，在固體發(fā)光材料方面，該課題組合成了一種吡啶共軛柱芳烴分子，利用源于柱芳烴剛性大環(huán)骨架的優(yōu)異結(jié)晶行為和吡啶基團(tuán)的配位能力，通過簡便的超分子組裝方式，同時構(gòu)筑了藍(lán)色熒光發(fā)射的有機(jī)分子晶體和紅光發(fā)射的配位納米晶（圖3），充分研究了兩種晶體材料的發(fā)光性能，并借助單晶分析和理論模擬等手段深入探究了其結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)系，為固態(tài)發(fā)光材料的設(shè)計與開發(fā)提供了全新的思路和方法。相關(guān)成果以“Pyridine-Conjugated Pillar[5]arene: From Molecular Crystals of Blue Luminescence to Red-Emissive Coordination Nanocrystals.”為題發(fā)表在美國化學(xué)會的《美國化學(xué)會志》上（J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 11976）。

其三，在晶體工程方面，該課題組設(shè)計合成了一例“骨架精簡版的”甲基柱[5]芳烴衍生物—精巧型甲基柱[5]芳烴（permethylated leggero pillar[5]arene，英文簡稱為MeP[5]L），并進(jìn)一步在固相條件下實(shí)現(xiàn)了對其分子堆積從無序到有序的精準(zhǔn)調(diào)控（圖4）。實(shí)驗結(jié)果表明，無定形態(tài)的MeP[5]L粉末可以通過固相主客體相互作用來吸附如甲苯、溴丁烷在內(nèi)的多種有機(jī)客體蒸氣，從而構(gòu)筑得到多種多樣的具有客體連接形式的有序超分子組裝體中間態(tài)。有趣的是，通過加熱的方式將客體連接桿進(jìn)行釋放并未破壞掉原有中間態(tài)超分子組裝體的有序堆積模式，進(jìn)而獲得了熱力學(xué)穩(wěn)定的無客體裝載/連接形式的有序超分子組裝體結(jié)構(gòu)。通過晶體結(jié)構(gòu)分析、核磁共振、粉末衍射、理論計算等手段證實(shí)了該固相下的分子組裝過程是由客體誘導(dǎo)下的主體分子運(yùn)動以及熱驅(qū)動下的晶相至晶相轉(zhuǎn)換來協(xié)同驅(qū)動實(shí)現(xiàn)，這其中分子間的動態(tài)相互作用對有序超分子組裝體的形成以及分子堆積/排列模式起著決定性作用。該工作不僅對新型大環(huán)芳烴的設(shè)計合成和固相主客體化學(xué)應(yīng)用開發(fā)帶來一定的指導(dǎo)意義，且有望為新型大環(huán)芳烴分子無定形/晶態(tài)材料在能源材料、分離科學(xué)、仿生材料等領(lǐng)域的發(fā)展提供新的啟示和突破口。相關(guān)成果以“Bottom-Up Solid-State Molecular Assembly via Guest-Induced Intermolecular Interactions”為題發(fā)表在美國化學(xué)會的《美國化學(xué)會志》上（J. Am. Chem. Soc. 2021, DOI: 10.1021/jacs.1c10139）。

原文鏈接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202015162

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c07006

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c10139