金纳米粒子-环糊精-富勒烯多重复合材料合成示意图
金属纳米粒子的聚集体可以呈现出与单个纳米粒子不同的电子、光学、磁学及生物功能, 因此设计和构筑金属纳米粒子聚集体已成为纳米科学领域的一个重要研究方向. 利用氢键和范德华力等非共价键构筑的纳米组装体引起了人们的关注. 环糊精(CDs)是含有6到8个D-吡喃葡萄糖单元并通过1,4-糖苷键首尾相连的大环化合物, 其憎水空腔对许多受体分子具有优异的识别作用, 因此被认为是构筑超分子纳米组装体的最佳模块之一. 富勒烯C60具有高度的对称性和优异的光电性能,被广泛用于构筑含有富勒烯的超分子自组装体系和先进纳米材料. 近年来, 利用天然的环糊精与C60的主客体作用制备功能化和水溶性的C60已有报道, 而关于全甲基化环糊精和C60主客体相互作用的报道则较少. 另一方面, 由于卟啉具有独特的光化学性质, 其在有序组装体的制备(LB膜和自组装膜)、光电转换及化学传感等领域均具有潜在的应用价值. 其中, 由卟啉和C60所构筑的功能性纳米超分子组装体在集光和光诱导电子转移方面具有广阔的应用前景, 如Jayawickramarajah等利用8个全甲基环糊精修饰的卟啉与C60在水溶液中组装形成了一类新型的纳米棒. 因此, 设计和合成环糊精鄄卟啉衍生物就显得尤为重要.
南开大学化学系刘育等人通过全甲基化环糊精和卟啉之间的"Click"反应, 合成了一种不对称环糊精修饰的卟啉衍生物, 并对其结构进行了表征. 该化合物与氯金酸作用可以形成平均粒径为5nm的水溶性金纳米粒子, 该金纳米粒子进一步与C60作用形成网状纳米聚集体, 并通过紫外光谱和透射电子显微镜验证了聚集体的结构. C60在组装体中起到了“分子交联剂冶的作用. 由于该组装体中同时含有C60、金纳米粒子及卟啉等功能组分, 因此这类金纳米组装体有望在生物和材料等领域展示应用前景.