部分环己基取代瓜环的合成及其性质研究

论文摘要

瓜环Q[n]（葫芦脲）作为超分子化学领域一个新的主体化合物正被越来越多的学者所关注。通常，瓜环不溶于水、有机溶剂，仅能溶于甲酸、乙酸、盐酸等浓酸，这在很大程度上制约了瓜环的应用及进一步研究。因此，改善瓜环溶解性成为瓜环研究的一个重要课题。本文基于前人和我们实验室现有的研究基础，以环己酮为原料合成了一系列溶解性得到改善的部分环己基取代瓜环。并在此基础上就瓜环与客体作用的动力，选择部分金属离子与吡啶系列的衍生物作为与瓜环的作用对象，利用单晶X-射线衍射分析、核磁共振技术、质谱技术等各种检测手段，考察了它们与瓜环相互作用的具体机理以及所形成的自组装产物的结构特征。我们利用合成得到的部分改性五元瓜环（DMe Q[5]，TriCyH Q[5]）及普通五元瓜环与K+和Sr2+作用得到了三种瓜环单体不同的分子项链：普通五元瓜环与K+配位形成的[8]MN，DMe Q[5]分别与Sr2+和K+配位形成的[7]MN，TriCyH Q[5]与K+形成的[11]MN。这些晶体结构表明Q[5]及其衍生物作为单个主体化合物用途比较小，但是在构造超分子结构上却有很大的用途。在本文中，我们在成功合成得到的主体化合物[m-TriCyH Q[6]的基础上利用其良好的溶解性考察了该化合物与一些有机小客体及吡啶烷基系列衍生物的作用模式并得到了它们的晶体结构。结果表示[m-TriCyH Q[6]对不同的客体有不同的选择性识别功能，例如，通过核磁共振及单晶X-射线衍射分析，我们发现[m-TriCyH Q[6]的空腔对丙酮、1-4二氧六环等有机小客体分子具有很强的识别和包结能力。此外，本文还利用本实验室已经合成得到的单甲基六元瓜环为原料成功合成得到了部分羟基取代单甲基六元瓜环并得到了其晶体结构。为改性瓜环的进一步研究工作提供了很好的基础，而其意义不仅在于获得了溶解性得到改善的新型瓜环，更重要的是建立了一种可在瓜环指定位置上引入特定基团的方法，为合成以瓜环为单元结构的纳米管以及功能高分子材料提供有用的原料，以及将瓜环应用于药物缓试剂等方面，进一步拓宽瓜环研究领域和范围。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 瓜环研究现状
• 1.2 瓜环的结构特征
• 1.3 瓜环的应用
• 1.4 改性瓜环的研究意义
• 1.5 本文工作
• 第二章 部分环己基取代瓜环的合成、表征
• 2.1 实验部分
• 2.2 部分环己基取代瓜环的合成
• 2.3 部分环己基取代瓜环的分离
• 2.4 部分环己基取代瓜环的结构表征
• 第三章 部分环己基取代瓜环的主客体性质研究及其晶体结构
• 3.1 实验部分
• 3.2 晶体数据
• 3.3 结果与讨论
• 第四章 Q[5]及其衍生物与部分金属离子的晶体结构
• 4.1 实验部分
• 4.2 晶体数据
• 4.3 结果与讨论
• 第五章 部分羟基取代瓜环的合成及其晶体结构
• 5.1 实验部分
• 5.2 晶体数据
• 5.3 结果与讨论
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录