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吉大楊英威教授課題組 CCR 綜述：超分子化學(xué)中的鹵鍵

2025-02-01 來源：高分子科技

鹵鍵作為超分子化學(xué)中的一種重要作用力，近年來因其獨(dú)特的穩(wěn)定性、可調(diào)性和方向性，迅速成為分子組裝領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)的氫鍵相比，鹵鍵在分子間相互作用中的特殊性質(zhì)使其在超分子組裝、材料設(shè)計(jì)以及功能化應(yīng)用中展現(xiàn)出巨大的潛力。鹵鍵不僅在提高分子間作用力的穩(wěn)定性方面發(fā)揮著重要作用，還能通過調(diào)節(jié)分子間的相互作用力，實(shí)現(xiàn)高度可控的超分子結(jié)構(gòu)構(gòu)筑，進(jìn)一步推動(dòng)新型功能材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。

吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院楊英威教授課題組針對(duì)鹵鍵驅(qū)動(dòng)的分子復(fù)合物和組裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入分析和研究，系統(tǒng)總結(jié)了這些超分子體系在實(shí)際應(yīng)用中的最新研究成果。通過詳細(xì)探討鹵鍵在超分子組裝中的作用機(jī)理、結(jié)構(gòu)特征及功能，該課題組為鹵鍵驅(qū)動(dòng)的超分子組裝材料的設(shè)計(jì)提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐指導(dǎo)。具體而言，該課題組在分析鹵鍵對(duì)分子組裝的影響時(shí)，提出了多個(gè)關(guān)鍵因素，如鹵素原子的種類、分子間的空間配位關(guān)系以及其他非共價(jià)作用力的協(xié)同效應(yīng)。這些因素共同決定了鹵鍵驅(qū)動(dòng)的超分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、可調(diào)性和最終的功能表現(xiàn)。

圖1. 鹵鍵組裝形成的示意圖：(a) 傳統(tǒng)非共價(jià)相互作用（R-X···D）和 (b) 陽(yáng)離子交換（[D···X···D]⁺）。

作者們重點(diǎn)介紹兩類主要的鹵鍵驅(qū)動(dòng)機(jī)制：（1） R-X···D 驅(qū)動(dòng)的超分子組裝：包括基于鹵鍵的分子組裝形成穩(wěn)定的非擴(kuò)展性復(fù)合物如大環(huán)，分子膠囊，主客體等；以及通過鹵鍵的相互作用，分子能夠形成具有更大范圍和更高有序度的擴(kuò)展性結(jié)構(gòu)如共晶。（2）[D···X···D]⁺ 驅(qū)動(dòng)的超分子組裝：包括基于鹵鍵形成的非擴(kuò)展性籠狀或膠囊狀結(jié)構(gòu)；以及通過鹵鍵形成的超分子擴(kuò)展結(jié)構(gòu)如XOFs。鹵鍵作為超分子化學(xué)的一個(gè)重要發(fā)展方向，正在為多領(lǐng)域的創(chuàng)新提供基礎(chǔ)。在本文中，作者不僅回顧了鹵鍵驅(qū)動(dòng)的超分子組裝的最新研究成果，還展望了它在實(shí)際應(yīng)用中的巨大潛力。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，鹵鍵驅(qū)動(dòng)的超分子組裝體無(wú)疑將在材料科學(xué)、化學(xué)傳感、光電技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。
文章第一作者為吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院在讀博士研究生劉奧。

論文信息：

Halogen Bonding in Supramolecular Chemistry: From Molecular Components to Assembled Structures

Ao Liu, Ying-Wei Yang*

Coordination Chemistry Reviews

To be cited as: Coord. Chem. Rev. 2025, 530, 216488.

DOI: 10.1016/j.ccr.2025.216488

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S001085452500058X?via%3Dihub

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（責(zé)任編輯：xu）

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