美國猶他大學Peter J. Stang課題組Acc. Chem. Res.綜述: 超分子配合物的分層組裝

【引言】

基于多種無干擾作用的多層自組裝是形成多種復雜生物結構（雙鏈DNA、三維折疊蛋白和生物活性細胞膜）的基礎。以血紅蛋白為例，包括金屬配位、氫鍵作用、疏水作用、靜電作用在內的多種非共價相互作用，共同決定了血紅蛋白的結構和功能。科學家受自然界的啟發，設計合成了多種超分子體系形成自組裝體。超分子自組裝領域在過去的幾十年間得到了突飛猛進的發展，為材料世界提供了一種可響應外界刺激進行自我調整的功能性納米材料。

基于配位作用的自組裝已經成為構建精細、有序的超分子配合物的一種可行方法。基于此種方法構建的超分子配合物形貌有二維多邊形、三維籠狀、棱柱和多面體。和傳統的共價作用相比，金屬和配體的配位作用在構建最終產物時具有簡便、快速、易制備和產物缺陷少等優點。不僅如此，通過金屬和配體的配位作用所獲得的超分子結構，可在各種外界刺激下（pH、溫度和壓力等）發生結構、形貌和功能的可逆性轉變，因此可以獲得在外界刺激下進行自我調整的功能性納米材料。

【成果簡介】

近日，美國猶他大學Peter J. Stang（通訊作者）在Acc. Chem. Res.上，發表了題為"Hierarchical Assemblies of Supramolecular Coordination Complexes"的綜述。文章總結了近年來基于金屬-配體相互作用通過分層組裝構建金屬大環和籠狀自組裝體，其中，通過金屬-配體作用構建核，以及通過其他正交作用（比如氫鍵、π-π堆積、主客體、靜電作用、疏水作用和動態共價鍵合等）獲得第二或第三層組裝。這篇綜述不僅了介紹了非共價作用數量和類型對超分子配合物組裝影響，也談及了基于分級組裝的超分子配合物在傳感、藥物傳遞和光合作用等方面的應用。

【圖文導讀】

Figure?1.通過基于配位的自組裝構建六邊形超分子配合物，以及通過分級組裝構建有序納米結構

Figure 2.UPy修飾的長菱形和六邊形的合成和超分子聚合

Figure 3.UPy修飾的長菱形的組裝

Figure 4.多層組裝調節的金屬凝膠

Figure 5.金屬大環的制備，以及通過銨鹽的主客體作用形成超分子聚合物網絡

Figure 6.圖示通過分級組裝形成超分子金屬凝膠

Figure 7.多肽涂覆的納米球面來模擬組蛋白

Figure 8.LC聚合物凝膠的形成示意圖

Figure 9.通過化合物29-31形成多種納米結構

Figure 10.通過化合物35-36形成多種納米結構

Figure 11.化合物39, 40和42通過三重正交非共價作用的分級組裝

Figure 12.化合物43和44形成的超分子共聚物示意圖

Figure 13.索烴45-47的制備和刺激響應

Figure 14.TMV/51生物復合物的合成

Figure 15.化合物52-53的分子結構及其超分子聚合

Figure?16.化合物54和肝素的分級組裝示意圖

Figure 17.化合物25在水中對二氧化碳的響應

Figure 18.通過化合物3和55合成六邊形金屬聚合物，及其通過分級組裝形成膠束和囊泡

Figure 19.化合物57的設計合成，以及圖示納米組裝結構的載藥作用

Figure 20.超分子配合物分級組裝的未來展望

【結論與展望】

在這篇綜述中，作者討論了近年來金屬大環和金屬籠子分級組裝的發展。通過金屬配位作用與其他非共價作用結合，實現多種超分子組裝結構的構建。分級組裝得到的超分子配合物在傳感、藥物傳遞和光合作用等方面均取得了不錯的應用。

Hierarchical Assemblies of Supramolecular Coordination Complexes

?(Acc. Chem. Res., 2018, DOI: 10. 1021/acs.accounts.8b00233)

本文由材料人學術組gaxy供稿，材料牛整理編輯。 ?

材料牛網專注于跟蹤材料領域科技及行業進展，這里匯集了各大高校碩博生、一線科研人員以及行業從業者，歡迎大家到材料人宣傳科技成果并對文獻進行深入解讀，投稿郵箱tougao@cailiaoren.com。

投稿以及內容合作可加編輯微信：cailiaokefu，我們會邀請各位老師加入專家群。 ?