双亲性双稳态[2]轮烷分子梭驱动超分子形态的可逆转变

2016年的诺贝尔化学奖授予了Jean-Pierre Sauvage、Sir J. Fraser Stoddart和Bernard L. Feringa三位科学家，以表彰他们在分子机器领域做出的杰出贡献，再次把分子机器的研究推向了高潮。基于冠醚体系构建的双稳态轮烷分子梭作为分子机器的一种重要类型一直备受关注。近日，华东理工大学的曲大辉教授（点击查看介绍）团队制备了一种超分子双亲性[2]轮烷分子梭，通过酸碱刺激可以调控其在水溶液里的自组装形态。

传统概念中，双亲性化合物是通过共价键连接亲水部分和疏水部分的化合物，其中磷脂作为生物膜的主要成分是一种非常典型的双亲性分子，它在水溶性里可以自组装形成双分子层。随着超分子化学的发展，一个结合传统双亲性化合物和超分子化学的新兴研究领域诞生了。与传统的双亲性化合物相比，基于分子间非共价键相互作用或者动态共价键构建的超分子双亲性化合物具有动态和可逆的刺激响应性，使其在制备具有高度复杂结构的纳米材料或生物医学中具有广泛的应用。轮烷（尤其是双稳态轮烷）是机械互锁分子和人工分子机器中一种重要的类型，在不同的外界刺激（例如pH、氧化还原、光或者微环境的改变）可以转变互锁结构，这种独特的性质使其在构建超分子双亲性化合物方面具有潜在的应用前景。

华东理工大学的曲大辉教授团队巧妙设计并成功地制备了一种超分子双亲性[2]轮烷分子梭。他们选择机械互锁的双稳态[2]轮烷分子梭作为基本骨架，在分子梭结构的大环组分中引入亲水性的四乙二醇单甲醚基团，在末端引入疏水性的长烷基链封堵基团。初始状态下，目标分子在水溶液里自组装形成球形囊泡，通过酸碱刺激调控亲疏水基团之间的距离，可以使其自组装形态在囊泡和蠕虫状胶束之间相互转变（如图所示透射电子显微镜下的形貌）。该工作架起了机械互锁分子和双亲性分子沟通的桥梁，进一步丰富了机械互锁分子的应用，为构建智能刺激响应性软材料奠定了基础。

这一成果近期发表在Chemical Communications 上，文章的第一作者是华东理工大学的博士研究生曹占奇。

该论文作者为：Zhan-Qi Cao, Yi-Chuan Wang, Ai-Hua Zou, Gábor London, Qi Zhang, Chuan Gao and Da-Hui Qu

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Reversible switching of a supramolecular morphology driven by an amphiphilic bistable [2]rotaxane

Chem. Commun., 2017, 53, 8683, DOI: 10.1039/C7CC05008A

导师介绍

曲大辉

http://www.x-mol.com/university/faculty/26789