该作品旨在设计组装合成基于柱芳烃这一新型大环主体的具有分子开关功能的[2]准轮烷配合物，选择了对pH敏感的双咪唑盐线性客体作为“轴”分子，该客体能够在酸碱调控下发生穿插和脱去的开关行为。

基于柱[5]芳烃和双咪唑盐的准轮烷型分子开关摘要: 我们旨在设计组装合成基于柱芳烃这一新型大环主体的具有分子开关功能的[2]准轮烷配合物，我们选择了柱[5]芳烃作为超分子大环主体与对pH敏感的双咪唑盐线性客体作为“轴”分子，构筑准轮烷型分子。该分子集合体能够在酸碱调控下发生组装与拆卸的开关行为，并且进一步探究了其溶剂效应和盐效应，推测其推动力。 关键词：柱[5]芳烃、双咪唑盐、主体、客体、分子开关、酸碱调控 研究背景： 轮烷(Rotaxane)型超分子配合物在最近几年受到了广泛的关注，这不仅是由于其拓扑学的重要性，更是由于它们在制备分子器件和分子机器领域的应用。准轮烷(Pseudorotaxane)是轮烷的超分子前体，也被看成是简单分子机器的原型。探索能够组装准轮烷结构的新的大环主体(“轮子”)和线性客体分子(“轴”)对于组装轮烷、索烃、分子肌肉、分子开关和机器等功能组装结构具有重要的科学意义；扩充了超分子领域分子组装形式，为组装出结构、功能跟复杂的超分子集合体提供思路与经验。设计思路： 我们曾利用双吡啶盐与联吡啶盐与柱[5]芳烃组装成为2:1外部键合的[3]准轮烷与1:1外部键合的[2]准轮烷。在此项工作的基础上，我们便着手于对轴心分子的设计：我们将双吡啶盐设成 了对于酸碱敏感的双咪唑盐，希望能通过酸碱对其行为进行调控。进而达到可控的组装与拆卸，实现轮烷型分子的开关行为。试验方法：我们用柱[5]芳烃与双咪唑盐进行分子组装工作，随后进行了一系列的测试，印证准轮烷型分子的形成以及在酸碱调控下该分子的行为。并且在不同溶剂、不同抗衡阴离子的条件下进行测试，试图推测该分子相对运动的驱动力。 我们分别运用了一维、二维核磁共振手段和ESI质谱测试技术对准轮烷分子的形成进行了一系列表征；并且通过一维1H 核磁共振技术，在酸碱调控下对准轮烷分子可控组装与拆卸进行了分析与表征。 为了研究阴离子效应对主客体配位的影响，我们合成了一种新的客体，通过配位发现与其与冠醚在小极性溶剂体系中的配位相似。同时尝试了让其在丙酮与DMSO混合溶剂体系里进行配位，没有发现阴离子效应。这就是说，P5A可以和双咪唑在大极性阴离子溶剂中协调地配位，这在冠醚和杯芳烃中是很少见的。 结果与讨论： 本作品设计组装合成了基于柱芳烃这一新型大环主体的具有分子开关功能的[2]准轮烷配合物，我们选择了对pH敏感的双咪唑盐线性客体作为“轴”分子，该客体能够在酸碱调控下发生穿插和脱去的开关行为，并且探究了其溶剂效应和盐效应，推测了其驱动力。 本作品所构筑的模块简单，为超分子组装领域提供了新的组装提供新的思路，组装成为的准轮烷型分子开关，以此为基础，将能够为轮烷、索烃、分子肌肉、分子开关和分子机器等的发展提供前提条件。此项研究结果具有一定的理论价值，扩充了超分子领域分子组装形式，为组装出结构、功能跟复杂的超分子集合体提供思路与经验。

第十二届“挑战杯”作品 一等奖
Self-assembly of [2]Pseudorotaxanes based on Pillar[5]arene and Bis(imidazolium) Cations. Chunju Li,* Liu Zhao, Jian Li, Xia Ding, Songhui Chen, Qiaolin Zhang, Yihua Yu and Xueshun Jia* Chem. Commun., 2010, 46, 9016–9018. (IF: 5.504) 作品发表在了英国皇家化学会的化学通讯杂志上，（Chem. Commun., 2010, 46, 9016–9018.）该杂志为SCI化学二区，影响因子为5.504。