分子籠在新型含能化合物制備中的應用進展

郭松松，丁可偉，卜建華，屈晨曦，劉紅利，張 敏，葛忠學

（西安近代化學研究所，陜西 西安 710065）

1 引言

追求能量水平更高、綜合性能更優的含能化合物是含能材料研究發展永恒的目標。隨著含能材料的發展，顛覆性含能材料［1-6］日益成為這一領域的研究熱點。在顛覆性含能化合物中存在不少由高張力鍵或高能化學鍵構成的化合物，由于蘊含大量的鍵能，這類化合物往往存在成鍵困難、穩定性差等問題，如N4立方烷（TdN4）盡管理論上早已預測其具有優異的性能，但到目前為止TdN4的研究仍局限于探索階段［7］；五唑環結構是構成全氮結構的重要結構單元，雖已獲得樣品［8-12］，并初步開展了應用基礎研究［13-14］，但存在著成環效率不高［15］、難衍生化［16-17］等問題。因此，亟須開發出新思路、新方法以應對上述挑戰。

分子籠是一類具有三維籠狀結構的分子，能夠容納其它分子且不會坍塌。它由有機分子單獨或者與金屬陽離子等通過自組裝形成。分子籠的限域空腔結構中往往存在著大量的氫鍵、離子鍵、π?π 堆積等弱相互作用，使其不僅可以強化物理化學過程，如增濃作用、疏水作用、穩定作用等［18-19］；還可以誘導主?客體化學催化反應。在過去30 多年里，分子籠在穩定活性組分、分子識別、催化反應等領域取得了卓越的成就［20-28］，已成為超分子化學領域的重要研究方向，如近期美國印第安納大學的Flood 課題組［23］設計、合成了富含極化C─H 鍵的分子籠，實現了對氯離子的高度特異性識別和捕捉，為海水淡化、廢水再利用等提供了新思路、新策略。……