《磁性、催化功能分子材料体系的构筑及结构性质研究》

随着新兴科学技术的飞速发展,电子,信息,新能源,生物医药等为代表的高新技术己成为国际竞争的焦点,而高新技术的发展则有赖于优良的新功能材料。磁性分子材料在高性能量子计算机的信息存储方面,催化分子材料在化学工程、药物载体、生物传感等方面都有非常重要的应用价值。该项目属于化学学科中的潜在应用型基础研究,依托国家自然科学基金(重点项目、面上项目、青年项目)、山东省省属高校优秀青年基金、山东省自然科学基金等项目,在新型磁性、催化功能分子材料体系的构筑及结构性质取得了以下三方面的创新性研究成果:

1.低维分子磁性材料体系:

(1)首次利用四面体型中心对称前驱体K2[Hg(SCN)4]与二价铁离子、4,4’-联吡啶进行组装反应,得到了非传统Hoffman型二维自旋交叉分子磁性材料。这一研究结果突破了自上世纪六十年代出现的多维自旋交叉分子磁性材料的传统结构类型。该化合物的多步自旋转变以及随着温度降低出现的结构对称性断裂现象在分子磁学领域极为罕见;

(2)化学反应由于其不确定性而使得其反应产物往往很难预测。该项目通过控制溶剂体系极性强弱的方法,首次成功实现了多维金属有机骨架材料的定向合成。突破了此类研究中常用的从低维到多维的合成方法,实现了不同多维结构到零维纳米级别分子结构的定向单晶转化,为金属有机骨架材料的设计制备提供了全新的合成思路。

2.绿色催化功能分子体系:

(1)利用钯多价态协同催化的反应特点,首次实现了无金属还原剂的还原偶联构建Csp2-Csp3键新反应,并且通过同位素标记实验和理论计算,解释了自由基催化反应的规律性问题,并收到ACS Catal.的约稿,在该领域发表高水平综述;

(2)首次报导了Pd(0)催化具有β-H的非活化烷基卤代烃的6-endo型Heck环化反应。该方法实现了零价钯引发非活化烷基卤代烃产生烷基自由基,并控制烷基自由基中间体以6-endo环化方式与烯烃加成,最终构建5-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶骨架。该结构骨架广泛存在于天然产物和现代药物中,具有极大的应用价值。

3.卟啉、酞菁分子磁性体系:

(1)通过引入配位能力不同的氧、硫等原子,首次得到了杂卟啉、酞菁的三明治单分子磁体。解析了磁体的单晶结构,并且从理论和实验两方面对其磁学性质进行了系统研究。

(2)通过引入足球烯,得到了第一例C60与三明治单分子磁体共结晶的双组份磁性体系。对该体系分子磁学性质研究表明,组分间超分子作用能够明显影响三明治单分子磁体的磁学性质,探讨了C60的存在与磁学性质的构效关系。

该项目结题国家自然科学基金3项,其中重点项目1项,面上项目1项,结题省属优秀青年基金1项,结题省自然科学基金、中国博士后基金特别资助及其他省部级项目3项。发表科研论文近80篇,全部被SCI收录。其中高被引论文3篇,1区及二区top期刊文章30多篇,多篇文章发表于国际顶尖化学类期刊Angew.Chem.Int.Ed.,Adv.Mat.,Chem.Sci.,Chem.Commun.等期刊,文章被引用总次数超过3000次,SCI他引1000多次。

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