构建芳香体系的离散π组装体对于理解有机π功能分子之间相互作用，以及分子本身性质与材料性质之间的过渡都具有重要意义。然而，π-π堆积作用具有双向性，因此仅通过π-π作用构建结构均一的离散π组装体极具挑战性。在传统的主-客体化学中，主体分子和客体分子可通过尺寸匹配效应形成确定比例的组装体。但是，主体和客体之间一般存在较大的结构差异，这使得它们之间通常缺乏电子耦合作用，无法应用于有机光电器件中。取长补短，相得益彰。近日，厦门大学江云宝教授（点击查看介绍）课题组的林建斌副教授（点击查看介绍）和该校温庭斌教授（点击查看介绍）课题组的张慧君副教授（点击查看介绍）合作合成了两类苝酰亚胺（PDI）二元体类似物：PEP和PBP，并研究了两类分子之间的自组装。他们发现这两类PDI类似物在低极性溶液中等比例混合时能够以类似主-客体识别的方式聚集形成结构均一的离散型二聚体。同时由于PEP和PBP结构类似，PDI之间的强耦合作用被保持，因此这类离散的π组装体表现出特殊的光学性质。（图1）

图1. 结构类似的PBP和PEP形成离散型π堆积组装体

图2. PEP和PBP的化学结构

结合X-射线单晶衍射、动态光散射（DLS）、核磁（NMR）及核磁共振二维扩散序谱（DOSY）表征技术证明了溶液相中PEP和PBP以十字交叉的形式形成二聚体PEP-PBP，类似于一对拥抱的恋人。进一步的研究表明，PEP-PBP二聚体在低浓度（1uM）和高浓度（40 mM，278 K）时均非常稳定（图2）。数据拟合表明PEP-PBP之间的结合常数达到10⁸数量级。

进一步的性质研究表明这种二聚体组装体在构建长波长、长寿命及高量子产率的激基缔合物荧光，以及在手性识别等方面具有特殊的优势。总之，此结果为制备离散型π堆积体及其应用提供了一种新的思路。

这一成果近期发表在Angew. Chem. Int. Ed.上，文章的第一作者是厦门大学博士研究生苏峰。

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Discrete π‐Stacks from Self‐Assembled Perylenediimide Analogues

Feng Su, Guangmei Chen, Peter A. Korevaar, Fangfang Pan, Huijiao Liu, Zongxia Guo, Albertus P. H. J. Schenning, Hui-Jun Zhang,* Jianbin Lin,* Yun-Bao Jiang

Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 15273-15277, DOI: 10.1002/anie.201907838

作者简介

林建斌，厦门大学化学化工学院副教授；2004年于南开大学获得学士学位，2009年在中国科学院上海有机化学研究所取得博士学位（导师：黎占亭研究员），2009年至2011年在荷兰埃因霍温理工大学从事博士后研究（合作者：Albert Schenning教授和Bert Meijer教授），2012年在日本分子研从事博士后研究（合作者：江东林研究员）。2014年4月起就职于厦门大学；研究兴趣为有机光电功能材料分子的自组装。

https://www.x-mol.com/university/faculty/64074

张慧君，厦门大学化学化工学院副教授；2004年于郑州大学获得学士学位，2010年在北京大学和法国雷恩一大取得博士学位（导师：席振峰院士，Christian Bruneau教授），2010年至2012年在德国亚琛工业大学从事博士后研究（合作者：Carsten Bolm教授），2012年12月起就职于厦门大学；研究领域是过渡金属催化C-H键的活化和高效转化，以及其在有机光电功能材料分子快速精准合成中的应用；相关论文发表在Angew. Chem. Int. Ed.、 ACS Catal.、Chem. Commun.、Org. Lett.、Adv. Synth. Catal.、Chem. Soc. Rev.等。

https://www.x-mol.com/university/faculty/50138