近年来,关于超分子手性的研究引起了人们极大的兴趣,尤其在超分子手性的产生、调控及其功能化方面。研究超分子手性,最基本的问题就是构筑基元的选择,一方面构筑基元分子间应该存在足够强的作用力,驱动手性超分子组装体的形成;另一方面,构筑基元分子自身应具备某些方面良好的性能以保障所形成的超分子组装体具备功能化应用的潜力。酞菁分子独特的共轭体系和良好的平面性使其在组装过程中可以有足够的π-π相互作用力。此外,酞菁分子上有多个可以被取代的位点,使其分子结构能够更加丰富,为超分子的结构调控奠定了基础。这些特征使酞菁分子成为构筑手性超分子的优良选择。而三明治型酞菁配合物通过金属离子将单层酞菁连接起来,因此扩大了其共轭体系,使其导电性能得到提高,并且随着酞菁层数增多,基元分子上可以被取代的位点数增加,为超分子的结构调控提供了更多的可能性。三明治型酞菁构筑的超分子组装体已被证实在光、电、传感等方面具备良好的应用潜力。此外,以三明治型酞菁构筑手性超分子体系近几年来也开始被研究。然而,酞菁自组装体系超分子手性的产生原理、调控以及手性超分子的应用还需要进一步深入探索。本文将基于这几点问题展开研究:1.在气液界面上,利用非手性的15-冠醚-5取代的酞菁分子H2Pc(15C5)4作为主体分子,在水中带正电荷的聚赖氨酸poly-L-lysine、带负电荷的DNA分子分别作为客体分子,通过Langmuir-Blodgett(LB)技术进行共组装。在组装过程中,通过主体酞菁分子与生物大分子客体之间的主客体相互作用,生物大分子的手性传递到组装体中,从而使组装体具有良好的光学活性。并且对于不同的客体分子,所形成超分子组装体的手性信号也是不同的。此外,利用稳态荧光的方法,将制得的H2Pc(15C5)4/poly-L-lysine手性共组装体系用于小分子手性识别上,既实现了对多种氨基酸对映异构体的识别,又能对几种单糖差向异构体进行手性识别。这一研究为利用单一的超分子组装体实现多目标物质手性识别提供了新的思路。2.以非手性酞菁分子H2Pc(15C5)4作为主体构筑基元,溶于水亚相中的几种碱金属离子作为客体,在气液界面上利用LB技术分别进行组装。研究发现,非手性的H2Pc(15C5)4自身能够组装形成手性组装体,当与碱金属离子进行共组装时,由于主客体间相互作用的不同,形成的组装体手性信号的强度发生了不同程度的改变。由于冠醚的腔体与碱金属的尺寸匹配效应,H2Pc(15C5)4分子与K+通过相互作用共组装可以形成特殊的螺旋结构,从而使超分子手性明显增强,Na+对其影响并不明显,而半径更小的Li+则不能诱导该非手性酞菁产生手性组装体。这一工作实现了在气液界面上对超分子手性的调控,有助于开发基于非手性酞菁构筑基元的可调控手性超分子。3.在前期的研究中,我们发现聚赖氨酸与冠醚取代的酞菁分子在气液界面上能够产生较强的相互作用。在此基础上,将主体分子换为12-冠醚-4与丁氧基取代的三明治型双层酞菁配合物Eu[Pc(12C4)4][Pc(OC4H9)8](EuPc2),通过与客体ε-聚赖氨酸分子(poly-L-lysine)相互作用,利用LB技术成功制备了具有单分子尺度直径(1.7 nm)的一维纳米纤维。该纳米纤维被证实形成了分隔化的内部结构,能够作为单一的电化学传感材料在溶液和气体两相中分别对有害物质亚硝酸根(NO2-)和二氧化氮(NO2)实现有效的检测。并且在水溶液中对于NO2-的检测实现了高灵敏度(16 μA mM-1)、低检测限(0.046μM)、宽线性范围(0.2-1000μM)以及良好的抗干扰能力。研究还发现,该纳米纤维由于具有复杂的内部结构,使其在气相和液相中的传感性能具有完全不同的影响机制。该工作为开发多功能具有复杂内部结构的一维纳米材料提供了新的策略。4.为了增加主体分子的疏水性,在前期的研究基础上我们利用含有更长氧碳链的辛氧基和12-冠醚-4取代的非手性双层酞菁分子Eu[Pc(12C4)4][Pc(OC8H17)8](EuPc2-8)作为主体分子,通过LB技术与ε-聚赖氨酸(poly-L-lysine)共组装制备了单分子尺度直径(1.25 nm)的一维螺旋纳米纤维。研究发现尽管EuPc2-8分子是非手性的,制得的EuPc2-8/poly-L-lysine螺旋纳米纤维共组装体却产生了明显的光学活性。此外,将EuPc2-8/poly-L-lysine共组装体系应用在电化学手性识别上,实现了对色氨酸对映体的良好识别性能。