中国科学院福建物质结构研究所孙庆福

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      孙庆福研究员，1983年10月生于山东曹县。2005年本科毕业于聊城大学化学化工学院，2008年硕士毕业于中国人民大学理学院，2011年9月在日本东京大学工学院获得应用化学专业博士学位并随后进行了短暂的博士后工作。在日期间获得日本学术振兴会青年科学家项目资助。2012年赴美国能源部资助下的劳伦斯伯克利国家实验室及加州大学伯克利分校进行了另一站博士后研究。曾获得2010年国家优秀自费留学生奖学金。主要从事超分子仿生自组装及超分子催化等方面的研究，研究成果发表在Science，Nature Chemistry，Angew，JACS等刊物上。2013年以高层次人才引进到物构所工作，任研究员，课题组长。
　　电子邮箱：qfsun@fjirsm.ac.cn　　联系电话：0591-87328307
       研究方向
　　本课题组主要研究兴趣集中在超分子化学领域，具体研究方向包括金属有机杂化超分子的仿生自组装，分子识别与传感，绿色超分子催化剂的开发等。
研究成果
　　11) Chen Zhao, Qing-Fu Sun, William M. Hart-Cooper, Antonio G. DiPasquale, F. Dean Toste*, Robert G. Bergman*, and Kenneth N. Raymond*. “Chiral amide directed assembly of a diastereo- and enantiopure supramolecular host and its application to enantioselective catalysis of neutral substrates”. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 18802–18805. [DOI:10.1021/ja411631v]
　　10) Kate Harris, Qing-Fu Sun, Makoto Fujita* “Coordination self-assembly: structure and function updated” Comprehensive Inorganic Chemistry II, Vol 8. Oxford: Elsevier; 2013. P.31-57
　　9) Kate Harris, Qing-Fu Sun, Sota Sato, and Makoto Fujita*. “M12L24 spheres with endo and exo coordination sites: Scaffolds for non-covalent functionalization”. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 12497-12499. [DOI:10.1021/ja4043609]  
　　8) Qing-Fu Sun, Sota Sato, and Makoto Fujita*. “An M18L24 stellated cuboctahedron through post-stellation of an M12L24 core”. Nature Chemistry. 2012, 4, 330–333. [DOI:10.1038/nchem.1285]  
　　7) Qing-Fu Sun, Takashi Murase, Sota Sato, and Makoto Fujita*. “A sphere-in-sphere complex by orthogonal self-assembly”. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50 ， 10318-10321. [DOI:10.1002/anie.201104670]  
　　6) Qing-Fu Sun, Sota. Sato, and Makoto Fujita*. “Self-assembled inverse dendrimer”. Chem. Lett. 2011, 40, 726-727. [DOI:10.1246/cl.2011.726]  
　　5) Qing-Fu Sun, Junji Iwasa, Dachi Ogawa, Yoshitaka Ishido, Sota Sato, Tomoji Ozeki, Yoshihisa Sei, Kentaro Yamaguchi, and Makoto Fujita*. “Self-assembled M24L48 polyhedra and their sharp structural switch upon subtle ligand variation”. Science 2010, 328, 1144-1147. [DOI:10.1126/science.1188605]  
　　(Highlighted by Science "Perspectives": A. R. Stefankiewicz, J. K. M. Sanders*. “Harmony of the Self-Assembled Spheres”, Science 2010, 328, 1115-1116; Also by NATURE CHEMISTRY|RESEARCH HIGHLIGHTS. S. Cantrill. “Coordination chemistry: Bent into shape”, Nature Chemistry 2010, 2, 604-605.)  
　　4) Shu-Yan Yu*, Qing-Fu Sun, Terence Kwok-Ming Lee, Eddie Chung-Chin Cheng, Yi-Zhi Li*, and Vivian Wing-Wah Yam*. “Au36 crown: metal-metal bonding interaction directed macrocyclization”. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 4449-4554. [DOI:10.1002/anie.200890111].  
　　(Front Cover and VIP paper. Highlighted in Chemical & Engineering News 2008, 86, 42-43).
　　3) Qing-Fu Sun, Keith Man-Chung Wong, Li-Xia Liu, Hai-Ping Huang, Shu-Yan Yu*, Vivian Wing-Wah Yam*, Yi-Zhi Li, Yuan-Jiang Pan, and Kai-Chao Yu. “Self-assembly, structures, and photophysical properties of 4,4′-bipyrazolate-linked metallo-macrocycles with dimetal clips”. Inorg. Chem. 2008, 47, 2142-2154.[DOI:10.1021/ic701344p]  
　　2) Qing-Fu Sun, Terence Kwok-Ming Lee, Pei-Zhou Li, Liao-Yuan Yao, Jing-Jing Huang, Jing Huang, Shu-Yan Yu*, Yi-Zhi Li, Eddie Chung-Chin Cheng and Vivian Wing-Wah Yam*. “Self-assembly of a neutral luminescent Au12 cluster with D2 symmetry”. Chem. Comm. 2008, 5514-5516. [DOI:10.1039/b808646j]  
　　1) Li-Xia Liu, Hai-Ping Huang, Xin Li, Qing-Fu Sun, Cui-Rong Sun, Yi-Zhi Li and Shu-Yan Yu*. “Coordination molecular hats binding acetonitrile via C–H…π interactions”. Dalton Trans. 2008, 1544–1546. [DOI:10.1039/B719605A]  

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新型配位超分子结构及功能

Structure and Function of Novel Supramolecular Coordination Complexes

孙庆福

结构化学国家重点实验室，中国科学院福建物质结构研究所，福州，350002

qfsun@fjirsm.ac.cn

溶液配位自组装是在超分子层次创造新物质和产生新功能的重要合成手段。一方面，针对现有配位超分子主体结构单一、空腔太小、构型固定的现状，我们发展了逐级组装、诱导匹配自适应组装、协同自分类组装等策略，通过溶液法自下而上成功构筑了具有高效催化性能的介孔纳米管[1]、具有多重阴离子刺激响应的动态大环库[2]、集成光致变色、氧化还原、多组分协同包裹、仿生催化等多功能的、空腔可调的水溶性配位超分子多面体[3]；另一方面，我们将具有优异光电磁及催化性能的稀土金属离子引入到配位超分子体系的结构设计，突破了此前配位超分子体系中金属大都只作为连接节点而缺乏自身功能性的难题，发展了离散型稀土配位超分子的精准组装与发光调控策略[4,5]，并基于组分协同效应进一步推动了稀土配位超分子体系在高效分子、离子、温度等光学传感及萃取分离方面的应用[6,7]。

关键词：配位自组装；超分子；稀土发光；催化

参考文献：

【1】      G.-L. Zhang, L.-P. Zhou, D.-Q. Yuan, Q.-F. Sun*Angew. Chem.Int. Ed. 2015, 54, 9844.

【2】      T. Zhang, L.-P.Zhou, X.-Q. Guo, L.-X. Cai, Q.-F. Sun* Nature Commun. 2017, 8, 15898.

【3】      L.-X. Cai,S.-C. Li, D.-N. Yan, L.-P. Zhou, F. Guo, Q.-F. Sun*J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 4869.

【4】      L.-L. Yan, C.-H. Tan, G.-L. Zhang, L.-P. Zhou, J.-C. Bunzli, Q.-F. Sun* J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 8550.

【5】      X.-Z. Li,L.-P. Zhou, L.-L. Yan, D.-Q. Yuan, C.-S. Lin, Q.-F. Sun* J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 8237.

【6】      C.-L. Liu, R.-L.Zhang, C.-S. Lin, L.-P. Zhou, L.-X. Cai, J.-T. Kong, S.-Q. Yang, K.-L. Han*,Q.-F. Sun* J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 12474.

【7】      X.-Z. Li, L.-P.Zhou, L.-L. Yan, Y.-M.Dong, Z.-L. Bai, X.-Q. Sun, J. Diwu, S. Wang, J.-C. Bünzli*, Q.-F.Sun* Nature Commun. 2018, 9, 547.

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10月25日，应“手性分子合成组装及应用”教育部创新团队和杭州师范大学材料与化学化工学院李世军教授邀请，福建物质结构研究所孙庆福研究员到我校进行学术交流和访问。
孙庆福研究员作了题为“配位超分子化学：自组装结构与功能”的学术报告。材化学院相关研究领域的师生认真聆听了本次报告。孙庆福从配体与金属相互作用出发，系统地介绍了配位超分子化学的基本概念、重点介绍了近年来他们课题组在此领域的相关成果。他们制备了多种基于稀土元素的笼状超分子配合物，并成功运用其催化多种不同类型的有机化学反应。报告引起了在场师生的广泛兴趣，与会人员积极提问并进行了深入的交流与讨论。

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9月7日，福建科协发布了第十五届福建青年科技奖评选结果，福建物构所孙庆福、鲍红丽二位研究员获此殊荣。
　　孙庆福研究员2013年回国工作，主要致力于新型配位超分子主体的设计组装与性能调控、基于主客体化学的传感识别及催化等领域的研究工作，主持了国家杰出青年科学基金等多项重要科研任务。在包括Science、Nature Chem.、J. Am. Chem. Soc.等一流杂志上发表论文46篇，受到同行及媒体的广泛引用与报道；受邀分别在国际稀土元素化学会议及亚洲配位化学会议等做主旨和邀请报告；担任Israel J. Chem（Wiley-VCH）杂志客座编辑负责2018年Wolf化学奖纪念专辑。
　　鲍红丽研究员2013年回国工作，先后主持了国家优秀青年科学基金项目、国家重点研发计划项目等多项重要科研任务。主要从事有机合成、均相催化等方法学研究及活性分子创制等领域的工作，在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nat. Commun.、Chem Sci、Green Chem等杂志上发表论文53篇，申请专利17件。2017年获得福州青年科技奖、2019年获得日本和新加坡的Asian Core Program Lectureship Award。

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11月18日下午，中国科学院上海分院第七届“杰出青年科技创新人才”表彰大会隆重举行。福建物构所孙庆福研究员成功入选“中国科学院上海分院第七届杰出青年科技创新人才”并接受表彰。
　　孙庆福研究员主要从事功能配合物及超分子化学研究，成果入选中国稀土十大科技新闻等，曾获中国化学会青年化学奖、福建省五四青年奖章标兵等荣誉。
　　上海分院设立“杰出青年科技创新人才奖”，旨在表彰在科技创新中发挥表率作用的青年科技工作者，激励更多的青年人投入到科技创新事业中。

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上转换发光是一种反斯托克斯光学过程，通常指吸收两个或多个近红外光子然后以辐射跃迁的方式发射出一个高能级光子的过程。由于近红外光在生物组织中的低光损伤和深穿透性，使得上转换发光在众多领域都有很好的应用前景。然而，已知的上转换发光机制主要集中在金属离子之间的直接能量转移过程，而有机配体的作用往往被忽视。此外，受限于敏化剂和活化剂之间的长距离能量转移的限制，在稀土配位超分子组装体系中实现上转换发光是非常具有挑战性的。

功能化超分子配合物

          基于此，中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室孙庆福研究员团队在前期稀土功能化超分子配合物的研究基础上，报道了两类配体激发多聚态介导的新型超分子上转换发光现象。作者通过配体外围取代基的细微变化诱导金属中心立体构型的控制，设计出了两种不同拓扑结构的Ln8L12型配位超分子结构。此类准立方体构型的镧系有机组装体通过抑制分子内配体之间的取向和振动表现出特有的组装诱导激发多聚态特征。因此，尽管该类配合物中的镧系离子之间的距离大于1.4 nm， Yb8(L2)12在980 nm激发下显示出前所未有的上转换多聚体的绿色荧光。此外，激发多聚态的能量还可以转移到部分掺杂的Eu3+上，进而在(Yb/Eu)8L12配合物中通过激发多聚态介导的协同敏化上转换机制实现了上转换红光发射。
        激发多聚态介导的超分子上转换策略克服了长程能量转移的限制，有望使镧系配位超分子体系成为生物应用中的新型上转换发光材料。相关研究成果发表在《美国化学会志》（J. Am. Chem. Soc., 2023, DOI: 10.1021/jacs.3c06775），文章第一作者是国科大博士研究生段小芳。通讯作者是郭小青博士后和孙庆福研究员。该研究得到国家自然科学基金及国家重点研发计划等项目的支持。
        文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.3c06775