对叔丁基杯［4］芳烃衍生物的合成及其性能研究

论文摘要

作为第三代超分子主体化合物的杯芳烃（Calixarene）比环糊精和冠醚更容易进行化学修饰,能衍生出成千上万功能各异的杯芳烃衍生物,因此引起国内外研究者的极大兴趣。杯芳烃及其衍生物能和许多金属离子、无机含氧阴离子和有机小分子形成配合物。鉴于杯芳烃易于进行化学修饰的特点,将杯芳烃应用于分子识别、萃取分离、电化学传感器已经成为目前研究的热点。本文合成了两大类对叔丁基杯[4]芳烃衍生物,研究了其对无机阴离子的萃取性能,研制了Ag-AgCl固态复合参比电极。以脲醛树脂和聚乙二醇为骨架材料研制了Ag-AgCl固态复合参比电极,研究了电极骨架材料组成的最佳配比,结果发现当酚醛树脂质量分数为60%,聚乙二醇质量分数为20%,氯化钾质量分数为20%时,电极电位最稳定,电极性能最佳。通过正交实验优化了5,11,17,23-四叔丁基-25,26,27,28-四羟基杯[4]芳烃和5,11,17,23-四叔丁基-25,27-二（乙氧基羰基甲氧基）-26,28-二羟基杯[4]芳烃的合成工艺条件。通过5,11,17,23-四叔丁基-25,27-二（乙氧基羰基甲氧基）-26,28-二羟基杯[4]芳烃与水合肼反应生成的杯[4]芳烃酰肼衍生物与醛作用,分别得到了含吡啶基团、N,N-二甲氨基苯、噻吩基团、呋喃基团和苯基团的杯[4]芳烃Schiff衍生物。将5,11,17,23-四叔丁基-25,27-二（乙氧基羰基甲氧基）-26,28-二羟基杯[4]芳烃在碱性条件下水解得杯芳烃羧酸衍生物,进一步衍生出了5,11,17,23-四叔丁基-25,27-二（咪唑基羰基甲氧基）-26,28-二羟基杯[4]芳烃,并用核磁共振、红外光谱等对所合成化合物进行了表征。通过液-液两相萃取实验研究了所合成的杯芳烃系列衍生物对重铬酸根、硫酸根、硝酸根、亚硝酸根、氯离子、磷酸根、草酸根等无机阴离子的萃取性能及其在酸性条件下随pH值的变化情况,结果发现含吡啶基团、N,N-二甲氨基苯基团的杯芳烃Schiff衍生物对六价铬在酸性条件下有很强的选择性萃取作用。以NaOH为反萃取剂对有机相中的六价铬进行反萃取,研究了振荡时间对反萃取率的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 杯芳烃的合成与制备
• 1.3 杯芳烃母体的分类
• 1.4 杯芳烃的衍生化
• 1.5 杯芳烃及其衍生物在分子识别和萃取分离方面的应用
• 1.5.1 杯芳烃及其衍生物对有机分子的识别与分离
• 1.5.2 杯芳烃对阴离子的识别与分离
• 1.5.3 功能化杯芳烃对金属离子的识别与分离
• 1.6 杯芳烃衍生物在分析化学领域中的应用
• 1.6.1 化学传感器
• 1.6.2 在色谱分离分析中的应用
• 1.6.3 在毛细管电泳分析中的应用
• 1.7 杯芳烃及其衍生物在其它方面的应用
• 1.8 本课题研究的内容与意义
• 第2章 固态参比电极的制备
• 2.1 前言
• 2.2 试验方案
• 2.3 实验部分
• 2.3.1 仪器与试剂
• 2.3.2 Ag-AgCl 参比电极的制备
• 2.3.3 Ag-AgCl 固态复合参比电极的制备
• 2.3.4 Ag-AgCl 固态复合参比电极的性能测试
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 骨架材料的组成对电极性能的影响
• 2.4.2 骨架材料中各组分不同含量对电极性能的影响
• 2.4.3 温度对5 号电极电位的影响
• 2.4.4 电极的寿命
• 2.5 小结
• 第3章 对叔丁基杯[4]芳烃及其衍生物的合成与表征
• 3.1 前言
• 3.2 合成工艺路线的选择
• 3.3 实验部分
• 3.3.1 仪器与化学试剂
• 3.3.2 5,11,17,23-四叔丁基-25,26,27,28-四羟基杯[4]芳烃2 的合成
• 3.3.3 5,11,17,23-四叔丁基-25,27-二（乙氧基羰基甲氧基）-26,28-二羟基杯[4]芳烃3 的合成
• 3.3.4 5,11,17,23-四叔丁基-25,27-二（N-氨基甲酰胺甲氧基）-26,28-二羟基杯[4] 芳烃4 的合成
• 3.3.5 对叔丁基杯[4]芳烃Schiff 衍生物5a-5e 的合成
• 3.3.6 5,11,17,23-四叔丁基-25,27-二（咪唑基羰基甲氧基）-26,28-二羟基杯[4]芳烃8 的合成
• 3.3.7 5,11,17,23-四叔丁基-25,27-二（N-苯磺酰基氨基甲酰胺甲氧基）-26, 28-二羟基杯[4]芳烃9 的合成
• 3.4 小结
• 第4章 杯[4]芳烃衍生物的性能与应用
• 4.1 前言
• 4.2 仪器与化学试剂
• 4.3 实验部分
• 4.3.1 萃取条件的选择
• 4.3.2 萃取实验
• 4.3.3 重铬酸根离子的萃取
• 4.3.4 硫酸根离子的萃取
• 4.3.5 氯离子的萃取
• 4.3.6 亚硝酸根离子的萃取
• 4.3.7 硝酸根离子的萃取
• 4.3.8 草酸根离子的萃取
• 4.3.9 磷酸根离子的萃取
• 4.4 化合物5a 和5b 对铬（Ⅵ）离子的选性萃取作用
• 4.5 对铬（Ⅵ）离子的反萃取
• 4.6 铬（Ⅵ）固态离子选择电极的研究设想
• 4.7 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士期间所发表的学术论文目录