第一章 前言

1.1超分子化学概述

众所周知，经典化学是一门在原子、分子层次上研究物质的组成、结构、性质与变化规律的科学。而随着科学的发展，人们发现很多生物或者化学功能体系往往涉及到多分子的参与以及协同作用，这是经典化学所不能实现的，需要更加新颖且系统的知识理论进一步诠释。敏锐的科学家们，通过大量观察与实践研究，提出新学科超分子化学，至此化学的研究范围由分子层次慢慢延伸扩大到以超分子为代表的分子以上层次，赋予化学新的生命力与活力。

该学科的兴起得益于1987年诺贝尔化学奖授予三位超分子化学领域的先驱者，DonaldJ.Cram，JeanMarieLehn[2]和CharlesJ.Pedersen，他们因“开发和使用具高选择性和结构特异性相互作用的分子”而获奖，同时也标志着人类化学事业的发展进入一个新时代。超分子化学作为一门新兴科学，其定义有多种表述，最为经典且公认的是由Jean-MarieLehn所提的定义，即“超越分子的化学”。他指出该学科的研究对象是多种相同或者不相同分子之间通过非共价作用力构筑的功能性体系。非共价作用力虽然强度不如共价作用力，但其对人类的作用与影响是不可忽视的，且种类丰富，其中主要包含氢键、π-π堆积作用、范德华力、阴离子-π相互作用、亲疏水作用、阳离子-π相互作用等，通过巧妙设计与利用这些作用力，可合成具有一定结构和功能的超分子有序聚集体。

超分子化学自提出半个世纪以来，渐渐发展成为一门集多种化学学科特色并具有前瞻性的交叉性综合学科，并已在多个研究领域得到充分运用。2016年诺贝尔化学奖再次授予超分子化学领域的三位科学家，J.FraserStoddart，Jean-PierreSauvage[9]和BernardL.Feringa，以表彰他们在分子机器设计与合成领域的突出贡献，说明超分子化学再次得到大家的认可。而对于该学科的未来，相信随着科学的进步以及人们不断的深入研究，将会迎来更大的进步与全新的突破，并更多的造福于人类可持续事业的蓬勃发展。氢键在超分子化学领域中具有“万能作用”之美称[11,12]，可见其是一种应用非常广泛的非共价作用力。

本论文研究内容主要以Hamilton受体-三聚氰酸/巴比妥酸客体多重氢键相互作用为键合单元，将其引入到具有聚集诱导发光效应的功能性主体分子四苯乙烯（TPE）中，通过多重氢键作用进行自组装形成具有一定结构的超分子自组装体。由于氢键的可调控性以及结合强度，我们设想所形成的自组装体能作为一种刺激响应性功能材料，具有体系可调控和化学传感等功能。下面，本论文就相关背景知识做一简单介绍：(i)有关氢键的一些基本问题;(ii)Hamilton受体-三聚氰酸/巴比妥酸客体多重氢键相互作用及其在超分子化学和材料科学中的应用;(iii)聚集诱导发光；(iv)控制TPE骨架荧光特性的策略。