刺激响应型超分子结构构造子的合成与表征

论文摘要

分子识别是许多生命过程和生命现象发生的基础,是超分子科学研究的重要内容。利用外界刺激人为控制分子识别过程是理解分子识别机制,开拓分子识别应用的关键。在过去20年里,分子识别过程的人工控制研究受到了人们的广泛关注,这类研究可为新型智能材料、新型传感器以及分子机器的设计提供新的思路。 理论上,任何物理的、化学的、生物的条件改变都可能用于对分子识别过程的控制,其中,以光照、pH、温度和电化学控制研究得最多。与其他方法相比较,电化学方法具有原理清楚,对体系无污染等优点,因此成为近年来可控分子识别过程研究的热点。 在电化学可控分子识别研究中,涉及的分子识别过程主要是主客体相互作用。电化学对主客体相互作用的控制主要是基于主体或客体的氧化态变化会强烈影响主客体之间的相互作用力,进而影响主客体包结物的稳定性。 环糊精（CD）作为主体化合物能与多种有机、无机以及生物分子形成主客体包结物。这种主客体之间的相互作用不仅受客体尺寸、极性和电性等自身因素的影响,而且受体系的温度、pH、介质极性以及场效应等外界环境的影响。因此,可通过选择客体或调整环境条件等方式来调节这种相互作用。 基于上述思想,本论文设计合成了一系列刺激响应型超分子结构构造子,并研究了双客体试剂与主体之间的主客体相互作用,为搭建刺激响应型超分子结构和制备刺激响应性软物质奠定基础。本论文的实验研究主要包括以下三方面的内容: （1）以二茂铁甲酸为原料合成了二茂铁甲酰氯和N,N’—双（二茂铁甲酰）乙二胺,通过红外光谱、核磁共振氢谱（1HNMR谱）和元素分析等手段确证了合成化合物的组成和结构。并利用紫外可见吸收光谱、荧光光谱和循环伏安等手段研究了N,N’—双（二茂铁甲酰）乙二胺与β-CD之间的主客体相互作用。结果表明:N,N’—双（二茂铁甲酰）乙二胺两端的二茂铁基可同时与β-CD发生主客体相互作用。这一作用有可能在设计搭建新颖超分子结构、制备新型软物质材料等方面获得应用。 （2）在第一部分工作中,发现N,N’—双（二茂铁甲酰）乙二胺在水中的溶解性很差。为了提高这类双客体交联剂在水中的溶解性,合成了一组新的双客体试剂,试图通过调节pH值来改善交联剂在水中的溶解性。首先,以二茂铁和乙二胺等为原料合成了二茂铁甲醛和双二茂铁甲醛缩乙二胺,经还原后制得了交联剂Ⅰ。同样,以类似的方法合成了交联剂Ⅱ和Ⅲ。通过红外光谱、1HNMR谱和元素分析等手段表征了合成化合物的组成和结构,为搭建刺激响应型超分子结构奠定了基础。

论文目录

• 第一章 电化学控制主客体相互作用研究进展
• 1.1 环糊精主体
• 1.2 杯芳烃主体
• 1.3 葫芦脲主体
• 1.4 环番主体
• 1.5 前景和展望
• 第二章 N，N'-双（二茂铁甲酰）乙二胺的合成及其与β-环糊精相互作用研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂和仪器
• 2.2.2 二茂铁甲酰氯的制备
• 2.2.3 N，N'-双（二茂铁甲酰）乙二胺的制备
• 2.2.4 溶液配制
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 二茂铁甲酰氯的组成和结构
• 2.3.2 N，N'-双（二茂铁甲酰）乙二胺的组成和结构
• 2.3.3 N，N'-双（二茂铁甲酰）乙二胺与β-环糊精的主客体相互作用
• 2.4 结论
• 第三章 含仲氨基电场响应型双客体交联剂的合成与表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂和仪器
• 3.2.2 二茂铁甲醛的制备
• 3.2.3 双二茂铁甲醛缩乙二胺的制备
• 3.2.4 交联剂Ⅰ的制备
• 3.2.5 双二茂铁甲醛缩丙二胺的制备
• 3.2.6 交联剂Ⅱ的制备
• 3.2.7 双二茂铁甲醛缩丁二胺的制备
• 3.2.8 交联剂Ⅲ的制备
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 二茂铁甲醛的组成和结构
• 3.3.2 双二茂铁甲醛缩乙二胺的组成和结构
• 3.3.3 交联剂Ⅰ的组成和结构
• 3.3.4 双二茂铁甲醛缩丙二胺的组成和结构
• 3.3.5 交联剂Ⅱ的组成和结构
• 3.3.6 双二茂铁甲醛缩丁二胺的组成和结构
• 3.3.7 交联剂Ⅲ的组成和结构
• 3.4 结论
• 第四章 侧链携带β-环糊精的水溶性聚丙烯酰胺的合成与表征
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂和仪器
• 4.2.2 单-6-脱氧-6-β-环糊精对甲苯磺酸酯的合成
• 4.2.3 单-6-脱氧-6-氨基-β-环糊精的合成
• 4.2.4 单-6-脱氧-6-丙烯酰胺基-β-环糊精的合成
• 4.2.5 苊烯标记的聚丙烯酰胺的合成
• 4.2.6 苊烯标记的β-环糊精与丙烯酰胺共聚物的合成
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 单-6-脱氧-6-β-环糊精对甲苯磺酸酯的组成和结构
• 4.3.2 单-6-脱氧-6-氨基-β-环糊精的组成和结构
• 4.3.3 单-6-脱氧-6-丙烯酰胺基-β-环糊精的组成和结构
• 4.3.4 苊烯标记的β-环糊精与丙烯酰胺共聚物的组成和结构
• 4.4 结论
• 总结
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间取得的研究成果