Jean-Marie Lehn教授是享譽國際的超分子化學先驅(qū)，被譽為“超分子化學之父”，于1987年獲諾貝爾化學獎，是法國、美國等多個國家科學院院士以及中國科學院外籍院士。同時，他還是中山大學Lehn功能材料研究所的聯(lián)合創(chuàng)始人、名譽所長和超分子化學方向的PI。迄今為止，Lehn功能材料研究所已有多名博士生、博士后前往Lehn教授所在的法國斯特拉斯堡大學超分子科學與工程研究所進行聯(lián)合培養(yǎng)與學術(shù)合作。
Jean-Marie Lehn教授在1987年提出“超分子化學”這一概念后，于2001年又提出了“組分動態(tài)化學”的概念，將目光聚焦于組分含量分布（distribution）這一維度，利用動態(tài)共價鍵和超分子作用力的動態(tài)可逆性，構(gòu)建組分及其含量具有環(huán)境適應性的多組分動態(tài)化學體系，為通往“適應化學”開辟了一條新的道路。
近日，我校化學學院Lehn功能材料研究所與Jean-Marie Lehn教授合作，在前期對新型C=C/C=N動態(tài)共價交換反應的研究基礎(chǔ)上（J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 5560; Chem. Asian J. 2021, 16, 44），以溫變后的二階超分子自組裝作為驅(qū)動力，設(shè)計構(gòu)建了具有三重動態(tài)的四組分動態(tài)組合庫（圖1）。以DCL-2為例，化合物Kn1和Kn3都能通過第一階的雙重氫鍵的自組裝形成六元超分子環(huán)，而化合物Kn1結(jié)構(gòu)的金剛烷基團因位阻效應阻止其進行第二階的π-π堆積，與此同時Kn3能夠順利進行第二階自組裝形成絲狀超分子聚合物。以Kn1和Kn3的能量差為驅(qū)動力，各組分通過C=C/C=N交換反應進行含量的重新排布，最終形成以化合物Kn3主導的偏離態(tài)分布，從而獲得組分對環(huán)境溫度的選擇適應性。
圖1. 溫度響應的三重動態(tài)體系示意圖和各組分結(jié)構(gòu)
研究發(fā)現(xiàn)，該體系同樣能夠響應溶劑極性的變化，呈現(xiàn)梯度式的組分分布（圖2左），在純氯仿或者氯仿/環(huán)己烷（1/9）環(huán)境下，體系失去對溫度的響應性，而在氯仿/環(huán)己烷（3/7的溶劑比例條件下，體系的組分含量能夠最大幅度響應溫度變化。另外，作者通過NMR、DLS、黏度、流變等多種表征手段，系統(tǒng)性地研究了該動態(tài)體系在低雷諾數(shù)流體環(huán)境下微觀粒徑、黏度等性質(zhì)，并通過AFM、cyro-TEM表征了體系中超分子聚合物的微觀形貌（圖2右）。
圖2. （左）組分含量分布對溫度和溶劑極性的梯度響應；（右）對體系的DLS、AFM、TEM表征結(jié)果
上述研究進展發(fā)表于國際知名學術(shù)期刊《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society），論文第一作者是我?；瘜W學院Lehn功能材料研究所博士后顧睿銳，通信作者為Jean-Marie Lehn教授。該研究工作得到國家自然科學基金、廣東省國際合作領(lǐng)域項目、中國博士后科學基金、法國ERC Advanced Research Grant、ANR Grant DYNAFUN和University of Strasbourg Institute for Advanced Study等項目的支持。
