天然产物谷氨酸构筑超分子材料及热电性能研究

摘要

氢键型超分子结构中主-客体识别组装是构筑功能响应材料的核心策略，氨基酸-冠醚体系因结构可调性与功能多样性成为研究热点，本研究以L-谷氨酸、18-冠醚-6和三氯化铁为原料，通过溶剂蒸发法首次合成新型三元超分子化合物(C₅H₁₀NO₆)⁺（18-crown-6）(FeCl₄)^-·2（H₂O）(化合物1)，并采用单晶X-射线衍射、变温红外光谱、差示扫描量热法、介电测试及电化学测试等方式，系统探究其结构特征、相变机制与热电性能。研究显示L-谷氨酸侧链羧基的构象无序化及与（FeCl₄）^-阴离子间氢键网络的动态重构，驱动化合物1发生从低温手性空间群P2₁到室温中心对称空间群P2₁/n的可逆结构相变。该化合物在250 K附近表现出显著介电异常并展现出良好的可逆氧化还原行为。本研究拓展了氨基酸-冠醚超分子体系的组成与结构多样性，为设计开发新型温控热电开关材料提供了理论依据和设计思路。

关键词

L-谷氨酸 / 18-冠醚-6 / 超分子化合物 / 可逆结构相变 / 温控热电性能

基金资助

新疆维吾尔自治区两区项目(2022LQ01008); 新疆维吾尔自治区重点研发项目(2025B02021-2); 新疆维吾尔自治区重点研发专项(20220B0204-3、2022B02033-3); 新疆维吾尔自治区研究生创新项目(XJAUGRI2025039); 新疆维吾尔自治区自然科学基金面上项目(2022D01A76); 国家自然科学基金(21561030)