单甲基、环己基取代瓜环的合成、表征及性质研究

论文摘要

随着超分子化学的发展，瓜环作为一类新型具有特定内腔的穴状超分子化合物，具有特殊的超分子性质，其后各国科学家纷纷报道其各种不同类型和改性的瓜环。瓜环在分子识别与自组装催化功能等方面得到了很大的发展。但是，瓜环在水、有机溶剂中的溶解性极差，这在很大程度上制约了瓜环的进一步研究和应用。因此，改善瓜环溶解性成为瓜环研究的一个重要课题。近几年来，一系列全取代的或部分取代的改性瓜环已经被报道，如系列甲基取代瓜环(Me12Q[6]、Me6Q[6]、Me4Q[6]and（Me2CyP）nQ[6])，二苯基取代瓜环（Ph2Q[6]）、五元及六元环己基取代瓜环（（CyH）5Q[5]and（CyH）6Q[6]）等。贵州大学大环化学及超分子化学重点实验室在合成了一系列的瓜环，并就其主客体方面做了大量的研究工作的基础上，已着手开展在改性瓜环基础性方面的探索工作，以部分取代的改性瓜环为主题，设计、合成产率高、成本低、同时溶解性得到改善的瓜环，以拓宽其应用范围。本实验以多聚甲醛、丙酮醛、尿素、环己酮等为原料，合成环己基取代苷脲二醚和单甲基取代苷脲。并将二者在加入盐酸等作用下得到环己基与单甲基混合取代的改性的瓜环，用层析板跟踪及确定反应是否完全。用丙酮和1，4-二氧六环分离出单甲基、环己基混合取代的五元和六元的改性瓜环。在分离提纯过程中利用分步结晶、重结晶、柱层色谱分离法和加入客体等方法得到一种混合取代六元瓜环的单晶，并利用单晶X-射线衍射技术测定其结构。这种瓜环新成员为以后此方面改性瓜环研究拓展了应用前景。本文还做了对称环己基取代瓜环、环己基取代六元瓜环在主客体及金属离子等相互作用方面的初步研究，制备了单晶，并用单X-射线衍射测定其结构。研究结果表明瓜环端口环绕的羰基氧原子通过离子偶极及氢键作用键合客体分子的含氮作用位点，同时通过水分子的键合加固了所形成的超分子构型。44bpy，m4，p6与（CyH）2Q[6]作用形成了超分子链，55mbpy，4phimdl与（CyH）2Q[6]作用形成了超分子孔状结构，而2pimdl与（CyH）6Q[6]则通过肩并肩紧密堆积的方式形成层状超分子组合体。对（CyH）2Q[6]与金属Cu2+相互作用的模式的考查发现，Cu2+首先与六个水分子配位，然后通过分子间氢键的作用形成超分子链。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACTS
• 第一章 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 瓜环的结构特征与部分性质
• 1.2.1 瓜环的结构特征
• 1.2.2 瓜环的部分性质
• 1.3 瓜环的应用前景与展望
• 1.3.1 分子识别
• 1.3.2 分子开关
• 1.3.3 分子包结
• 1.3.4 类轮烷、轮烷、聚轮烷
• 1.3.5 瓜环超分子体系
• 1.4 本文工作
• 1.4.1 研究意义
• 1.4.2 立题依据
• 1.4.3 研究手段
• 1.4.4 本文研究的主要内容
• 第二章 单甲基、环己基混合取代瓜环的合成与分离
• 2.1 实验目的
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 中间产物的合成与分离
• 2.2.3.1 中间体1、2—环己二酮的制备与分离
• 2.2.3.2 中间体环己基取代苷脲的制备与分离
• 2.2.3.3 中间体环己基取代苷脲二醚的制备与分离
• 2.2.3.4 单甲基取代苷脲的制备与分离
• 2.2.4 单甲基、环己基混合取代瓜环的合成与分离
• 2.2.4.1 目标瓜环的合成
• 2.2.4.2 分离与纯化
• 2.2.5 实验结果与讨论
• 2.2.5.1 单甲基、环己基混合五元取代瓜环的结构表征
• 2.2.5.2 单甲基、环己基混合六元取代瓜环的结构表征
• 2.3 本章小结
• 第三章 两种环己基取代瓜环的主客体性质研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验目的
• 3.1.2 实验主要试剂和仪器
• 3.1.3 主客体单晶的制备
• 2Q[6]、（CYH）₆Q[6]与客体作用'>3.2 （CYH）₂Q[6]、（CYH）₆Q[6]与客体作用
• 2Q[6]的晶体结构'>3.2.1 44bpy·（CyH）₂Q[6]的晶体结构
• 2Q[6]、4phimdl（CyH）₂Q[6]的晶体结构'>3.2.2 55mbpy（CyH）₂Q[6]、4phimdl（CyH）₂Q[6]的晶体结构
• 2Q[6],p6（CyH）₂Q[6]的晶体结构'>3.2.3 m4（CyH）₂Q[6],p6（CyH）₂Q[6]的晶体结构
• 6Q[6]的晶体结构'>3.2.4 2pimdl（CyH）₆Q[6]的晶体结构
• 2Q[6]与硫酸铜相互作用的晶体结构'>3.3 （CYH）₂Q[6]与硫酸铜相互作用的晶体结构
• 3.4 本章小结
• 第四章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录