长江学者特聘教授候选人.doc
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1、长江学者特聘教授候选人推荐表推荐学校名称:西北大学岗位名称:无机化学候选人姓名:吴彪候选人国籍:中国候选人现任职单位:西北大学学科领域分组:化学科学组填表时间:2014年6月18日中华人民共和国教育部制填 写 说 明一、填写本表前,请认真阅读“长江学者奖励计划”实施办法。二、本表第一至六项由候选人本人填写并签字确认,学校负责审核。三、本表第七至九项由学校负责填写。一、简表姓 名吴彪性 别男国 籍中国出生年月1971-07毕业院校中国科学院专业物理化学最后学历1998年07月毕业于中国福建物质结构研究所学位博士现任职单位中国西北大学现任专业技术职务教授现任行政职务化学与材料科学学院院长现任职务级
2、别县、处级所属学科方向无机化学现从事专业关键词配位化学 阴离子配位 离子传感器 主要学术兼职西北大学学术委员会委员,学位委员会委员中国化学会陕西省化学会秘书长中国晶体学会理事个人简历学历:1988年9月-1992年6月,兰州大学化学系,本科,学士。1992年9月-1995年7月,中国科学院兰州化学物理研究所,硕士。专业:均相催化。1995年9月-1998年7月,中国科学院福建物质结构研究所,博士。专业:物理化学。工作经历:1998年10月-2000年6月,德国弗赖堡大学(University of Freiburg),博士后。2000年7月-2001年3月,日本早稻田大学(Waseda Uni
3、versity),客座研究员。2001年4月-2002年11月,德国弗赖堡大学(University of Freiburg),博士后。2002年12月-2004年3月,美国佐治亚大学(University of Georgia),博士后。2004年4月-2004年9月,中国科学院化学研究所,副研究员。2004年9月-2010年10月,中国科学院兰州化学物理研究所,研究员,博士生导师。2010年10月至今,西北大学化学与材料科学学院,教授,博士生导师。2013年获国家杰出青年科学基金资助近五年主要学术成就简介 “近五年”起算日期为2009年1月1日。本表中所有“近五年”均按此解释。(限800字
4、) 相对于金属离子配位化学的广泛研究,阴离子配位化学研究较少。候选人在阴离子配位化学方面取得了以下主要成就:1)通过综合考虑阴离子的尺寸、形状、价态等结构特性,发展了一类对四面体含氧酸根类离子有良好配位能力的多脲配体,验证了阴离子配位饱和性和配位几何构型的理论,深刻揭示了阴离子配位化学的本质;2)开发出一类高效、可用于高放射性核废料处理中脱除硫酸根阴离子的萃取剂三足六脲配体,为高放核废料的安全处理提供了一种新技术支撑;3)从对应多联吡啶与过渡金属的配位,发展了系列邻苯桥联的多脲配体,将阴离子配位化学拓展到三价阴离子磷酸根,首次组装出以阴离子为配位中心的三螺旋体和四面体笼结构的封闭体系,发现该类
5、体系相对于金属为中心的配位组装体,能在更温和条件下,如用溶剂极性和pH值改变来调控组装体的组装与解离;4)应用阴离子配位诱导荧光发射,首次实现从稀溶液、浓溶液到固态宽范围的荧光增强。上述工作丰富了阴离子配位化学知识,提供了阴离子配位匹配设计策略的范例,促进了阴离子配位化学理论和方法的发展,也为阴离子控制的超分子拓扑结构、分子器件和功能材料的发展开拓了一条新途径。近五年来发表SCI论文75篇,其中Angew. Chem. Int. Ed.(4篇),J. Am. Chem. Soc.(1篇),Chem. Soc. Rev.(1篇) Chem. Commun.(6篇), Chem. Eur. J.(
6、5篇),Org. Lett.(2篇)。共被J. Am. Chem. Soc.和Chem. Soc. Rev.等杂志他引567次,单篇最高他引54次。在第28届中国化学会年会无机化学分会、中日双边原子簇会议等国际国内会议共做15次特邀报告。获国家杰出青年科学基金项目和中国科学院“百人计划”项目等资助,主持陕西省首批重点科技创新团队。平台、基地、团队简况 平台与基地:西北大学合成与天然功能分子化学教育部重点实验室:立足西部,瞄准学科前沿,继承和发展已形成的传统优势和特色,开展化学与相关学科的交叉融合,深化和拓展功能分子化学研究,取得了一批具有标志性的重大基础研究性成果和具有西部地域资源优势的重大应
7、用性成果,建立起从基础研究到高新技术研究开发的科学创新体系,成为西部地区聚集优秀人才和培养创新人才的重要基地。 陕西省物理无机化学重点实验室:在配位化学、配位化合物及反应动力学和机理、无机物热化学和热力学、无机材料化学、地区资源化学等方向开展工作。陕西省重点实验室评估几年连续为第一名。 拥有超导量子干涉磁测量系统、飞行质谱仪、X射线单晶衍射仪、核磁共振仪、高效液相色谱仪、全功能型稳态/瞬态荧光光谱仪等大型仪器。 近五年来,承担国家级科研项目64项,包括国家自然科学基金重点和重大研究计划培育项目各1项、国家杰出青年科学基金1项,仪器专项1项等。在Angew. Chem. Int. Ed.(6篇)
8、、J. Am. Chem. Soc.(3篇)、Chem. Soc. Rev.(1篇)等国际著名学术期刊发表SCI论文498篇。获省部级科学技术一等奖2项。在高等教育等出版社出版教材或专著8部。授权美国、欧洲发明专利各1项、中国发明专利27项。 团队:陕西省重点科技创新团队,人员包括:教授6人,副教授3人,以及硕博研究生共27人,其中国家“杰青”1人,中组部“青年千人计划”1人,中科院“百人计划”2人,陕西省“三秦学者”特聘教授1人,陕西省“百人计划”6人,陕西省“科技新星”2人,并聘请中科院院士和全国教学名师等老一辈化学家作为顾问指导。二、候选人主要学术贡献、重要创新成果及其科学价值或社会经济
9、意义(本栏限两页)本栏主要填写近五年取得的学术成绩,五年前取得的特别突出的学术贡献和重要成果也可在此栏反映。阴离子在诸多领域如环境科学、生命科学以及医药健康等扮演着重要角色。然而,由于阴离子半径大、构型复杂、电荷密度低、水合能高等特性,相对于阳离子配位化学100多年系统深入的研究,阴离子化学发展缓慢。1978年,诺贝尔奖得主 Lehn 首先提出了“阴离子配位化学”概念,2012年国际著名阴离子化学专家 Bowman-James 等才著书归纳和定义了阴离子的配位数和配位几何等概念。至今阴离子配位化学的理论和应用都有待深入探索。候选人近年来主要致力于阴离子配位化学基础和应用研究。基于阴离子与配体结
10、构和性质的研究,从几何尺寸、空间构象和电子授受的匹配性,探索了阴离子配体的设计策略,合成出高结合能力和高选择性的配体并进行了以阴离子为配位中心的超分子组装,实现了阴离子的识别与分离。所取得的主要成绩如下:(一)三足脲类配体与硫酸根的配位1)配体的设计:四面体型阴离子(如硫酸根)中4个氧原子有12对孤对电子,能生成12条氢键,达到饱和配位数12。合成上把12个氢键给予体汇集到一起是非常有挑战性的。再考虑到这类离子的空间构型,更增加了配体设计的难度。为此,把12条氢键简化成6组双氢键,每组由1个脲基团提供,并基于硫酸根的空间构型来排布6个脲基团,以实现配体对硫酸根的结合、识别与分离。2)三足三脲配
11、体的设计及硫酸根配位:三足的三乙基胺骨架与C3 对称的硫酸根构型相互匹配。我们将6 个脲基团分配到两个三足配体上,每个配体有3 个脲基团,并在另一端接上拉电子基团以增强脲基团与阴离子的结合强度。实验证明,两个配体相互交错构建一个三维立体笼状孔腔,硫酸根被12 条氢键饱和配位,形成高度稳定的胶囊型硫酸根配合物(Chem. Commun. 2008, 1762)。本论文他引78 次,包括国际权威阴离子化学专家 Moyer (JACS 2010, 132, 7177),Gale (JACS 2011, 133, 14136)和 Beer (Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1701
12、) 等同行的引用。3)三足三脲配体的功能化修饰及硫酸根检测:为深入理解三足三脲配体对硫酸根的结合性能,我们将配体末端修饰上具有氧化还原活性(二茂铁)或具有荧光响应(喹啉或吡啶钌)的基团,实现对阴离子结合的电化学或荧光信号传感。结果发表在 Chem. Eur. J. 2011, 17, 2272(代表作11); Org. Biomol. Chem. 2011, 9, 5637 和 Dalton Trans. 2012, 41, 7689等。4)三足六脲配体 一类高效硫酸根萃取剂:将三足配体每个臂上的单脲拓展成邻苯基桥联的二脲,即获得三足六脲配体,从而仅用一个配体就能满足12 条氢键的饱和配位数。
13、增加了螯合效应,实现了快速、高效、可循环的硫酸根液/液萃取。与报道的两类大环萃取剂(JACS,2007,129,11020 和JACS,2008,130,14386)相比,无论从萃取条件、效率和萃取剂再生等方面均有大幅度提高,同时避免了环状萃取剂合成产率低的难题(Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 486;代表作3)。他引27 次。Ghosh 等在Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 3077 (证明材料4-1)指出“吴与合作者报道的三足六脲受体可高效地从水溶液中萃取硫酸根离子。X-光结果证明这个受体可以把硫酸根离子完全包裹在孔穴中。这类配体综合考虑到
14、匹配、螯合效应、疏水性,是一种克服Hofmeister效应成功的策略。几乎定量地液/液交换。因此,这应该是一种可行的核废料处理系统。”此外,在 22 页的综述正文中,引用了我们9篇论文及图文合计达 3 页。由于大多数阴离子不是球形对称的,在设计配体时,除螯合效应,还要考虑到空间匹配性。三足脲配体满足这些要求,可有效结合硫酸根。为克服硫酸根的高水合能,提高结合能力,我们通过组合螯合、空间和疏水等多重效应,设计合成了三足六脲半封闭分子。是迄今效果最好的硫酸根萃取剂,可能为核废料中的硫酸根去除、解决“黄相”问题提供行之有效的方案。为高溶剂化能的阴离子的配体设计提供了一条成功的思路。(二)磷酸根离子的
15、完美配位邻苯桥联脲类配体我们首次用理论计算证明,相同的多脲配体与三价磷酸根离子的结合比二价硫酸根的结合稳定能更大,更趋于配位饱和,并且六个脲基团形成近似八面体的配位几何构型。进而借鉴过渡金属配位化学理论,发展了一类邻苯二脲配体。开展了以阴离子为配位中心的超分子自组装。揭示了四面体阴离子价态对其结合性能的影响,为更精确地设计不同阴离子的配体提供了重要数据。1)邻苯桥联的多脲配体设计技巧及阴离子配位:单个脲基团与阴离子的结合能力较弱。为此,我们将多个脲基团通过不同的连接子链接实现配体的螯合效应。计算化学结果和实验证明通过邻苯基桥联后,两个脲基团的夹角正好可以实现与四面体含氧酸根阴离子的空间匹配。此
16、类配体对磷酸根离子有良好的配位性能,见 Chem. Commun. 2010, 46, 5376(代表作13);Org. Lett. 2010, 12, 5612(代表作12)等。2)首例以阴离子为配位中心的三股螺旋体:螺旋是生物分子中的重要结构单元。Lehn 等应用过渡金属与多齿配体组装了大量螺旋体。但以阴离子为配位中心的只有4例双螺旋体。我们以磷酸根为配位中心,基于其四面体构型和饱和配位数12的性质,设计合成了一类双二脲配体,组装出首例以阴离子为配位中心的三螺旋体(Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 5721.代表作4)。Custelcean 等在Chem. C
17、ommun. 2012, 48, 7438(证明材料4-2) 中引用我们 6 篇论文并评论:“吴等利用双邻苯二脲配体和磷酸根自装获得一例优美的阴离子配位的三螺旋体,磷酸根和三个二脲配体螯合模拟了经典M2L3 螺旋体中2,2-联吡啶和金属的3:1 结合模式”。著名阴离子化学专家Gale在Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 205(证明材料4-3)中评论,“吴及合作者利用多脲配体与磷酸根配位形成迷人的双核三螺旋结构”。这篇综述图文引用我们5篇文章近3页。 3)首例以阴离子为配位中心的四面体笼状化合物:以磷酸根作为配位中心,联二脲为配位单元,组装出第一例四面体笼状化合物。相比金属配位
18、组装的四面体体系,可用pH 值或溶剂极性等温和条件调控组装和解离,更接近于生物体系的模拟研究(Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 5096;代表作2)。通过改变配体中的连接子,得到了不同尺寸的笼子,可用于包结、分离及稳定生物和环境相关的小分子。 4)阴离子配位诱导的荧光增强:近年来,唐本忠等发现并发展了“聚集荧光增强”分子,如四苯乙烯(TPE)衍生物。我们将TPE与联二脲单元结合得到了四(联二脲)取代的TPE,在与磷酸根及磷酸一氢根配位后,表现出很强的荧光,且无论在稀溶液、浓溶液和固态都有荧光(Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 6632
19、(代表作1)。这是首例精心设计的“阴离子配位诱导发光”,可能用于生物(磷酸根检测与结合)和发光材料方面,为阴离子配位化学的应用找到了很好的出口。综上,我们发展了一系列邻苯桥联多脲配体,与阴离子的有效结合揭示了过渡金属配位与阴离子配位的相似性,为阴离子配位化学及配体设计策略提供了范例。组装出首例以阴离子为配位中心的三螺旋体和四面体笼,以及阴离子配位诱导的荧光体系。显示了阴离子化学领域的发展前景,为阴离子控制的超分子拓扑结构、分子器件及功能材料等应用研究开辟了新途径。另外,由于磷酸根的极高水合能导致其结合困难,此前仅有一例偶然由磷酸二氢根脱质子得到的正磷酸根配合物报道。我们工作发表后,很多国际同行
20、也把研究拓展到三价磷酸根离子。三、候选人近五年主要学术成就情况3.1近五年候选人承担主要科研项目(10项以内)序号项目名称 输入的项目名称不要超过3行。项目性质及来源 “项目性质及来源”一项,请填写项目的具体性质,如“美国国家科学基金项目”、“美国NIH基金项目”、“国家杰出青年科学基金”、“国家自然科学基金重点项目”、“863项目子课题”、“教育部高校青年教师奖”、“国家社会科学基金项目”、“教育部人文社会科学研究项目”、“北京市哲学社会科学规划项目”等。项目经费起始年度终止年度排序1无机化学国家杰出青年科学基金/国家自然科学基金委200万元 2014201712四面体阴离子配位导向的索烃和
21、三叶分子结的合成与性质研究自然科学基金面上项目/国家自然科学基金委80万元2013201613新型光电化学功能化三齿脲类受体对含氧酸阴离子的识别自然科学基金面上项目/国家自然科学基金委32万元2009201114超分子烯烃聚合催化体系中科院“百人计划”引进海外杰出人才/中国科学院270万元2004200915西北大学金属-有机框架功能材料创新团队陕西省重点科技创新团队项目/陕西省科技厅100万元2011201316超分子化学与催化羰基合成与选择氧化国家重点实验室方向性项目120万元2007201217超分子诱导催化反应应用有机国家重点实验室开放基金33万元2007201418西北大学科研启动费
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