瓜环的类轮烷体系及其与香料分子的包结机理测试

论文摘要

超分子化学是研究有关两个或者两个以上的化学物种通过分子间作用力缔合而形成具有更高复杂性的有组织实体,是研究超分子或者超分子结构的形成、性质及应用的化学。近年来,超分子化学或者主客体化学作为化学研究的一个热点,受到了越来越广泛的关注。在主客体化学中,人们对冠醚、环糊精、杯芳烃作了大量的研究,而瓜环作为一类新型笼状化合物,因其具有良好的刚性和疏水空腔,能装载各种大小和性质各异的分子,或是使客体分子覆于瓜环端口自组装形成分子胶囊或分子胶囊壳而成为超分子化学领域的热点。随着瓜环同系物的出现,以不同瓜环为主体的主客体化学、超分子化学的研究报道逐年增多。基于以上研究背景,本文测试了瓜环与长链烷基吡啶类化合物形成的类轮烷体系及其与和香料类吲哚等的分子包结。第一部分合成了五种客体,分别1,3-（4,4-二吡啶基）丙烷盐酸盐、4,4’-（丙烷-1,3-二）-二乙基吡啶盐酸盐、4,4’-（丙烷-1,3-二）-二丁基吡啶盐酸盐4,4’-（丙烷-1,3-二）-二己基吡啶盐酸盐、4,4’-（丙烷-1,3-二）-二辛基吡啶盐酸盐,依次记为PC0,PC2,PC4,PC6,PC8。利用1H NMR技术和紫外吸收光谱法两种现代分析方法,考察了六、七、八元瓜环与上述五种化合物相互作用的情况。研究结果表明:Q[7]与客体作用时,碳链的长度以及主体瓜环与相应客体相对量都可以成为影响主客体作用模式的因素。特别是取代烷基碳链大于4的客体,主体或客体物质的量的多或少将制约主体包结客体的包结模式;Q[6]与客体的作用与客体烷基链的长度有关,烷基链处于4～6之间主客体的相互作用比较稳定;Q[8]与客体均能形成1:1的包结配合物。Q[6]、Q[7]、Q[8]与客体作用均形成轮烷或类轮烷体系。第二部分利用紫外光谱法、荧光光谱法及核磁共振技术考察了七、八元瓜环与香料吲哚的分子包结。实验表明,主客体相互作用时,吲哚分子进入瓜环的空腔,形成主客体物质的量之比为1:1的分子包结物:热力学研究表明主客体包结物的形成与瓜环空腔的疏水作用引起的焓变、熵变有关;用紫外光谱法考察了溶液中反应的动力学过程,对于不同的瓜环增大客体或瓜环的初始浓度对体系反应速率常数的影响不尽相同;对主客体包合物的固体进行差热分析发现,主客体固体包合物的热稳定性与单独客体相比大大增强;另外,培养得到了八元瓜环与香兰素的单晶。本文希望通过以上研究,为制备瓜环-吲哚类香料微胶囊及探究其应用前景提供理论基础和相关信息。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 综述
• 1.1 研究背景
• 1.2 瓜环的结构及性质
• 1.3 瓜环主客体的研究领域及研究方法
• 1.3.1 紫外吸收光谱法、荧光发射光谱法
• 1H NMR技术'>1.3.2¹H NMR技术
• 1.3.3 循环伏安法
• 1.3.4 高效液相色谱法
• 1.3.5 X-单晶衍射
• 1.3.6 其他研究方法
• 1.4 本文的工作
• 第二章 瓜环的类轮烷体系作用模式的测试
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 主要试剂与仪器
• 2.1.2 客体的合成与表证
• 1H NMR的测定'>2.1.3¹H NMR的测定
• 2.1.4 紫外吸收光谱测定
• 2.2 浓度对Q[7]-PCn作用体系的影响
• 2.2.1 Q[7]与PC0的相互作用
• 2.2.2 Q[7]与PC2的相互作用
• 2.2.3 Q[7]与PC4的相互作用
• 2.2.4 Q[7]与PC6及PC8的相互作用
• 2.3 Q[6]与PCn的相互作用
• 2.3.1 Q[6]与PC0、PC2、PC8的相互作用
• 2.3.2 Q[6]与PC4、PC6的相互作用
• 2.4 Q[8]与PCn的相互作用
• 2.5 本章小结
• 第三章 瓜环对香料的分子包结测试
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 主要试剂与仪器:
• 3.1.2 摩尔比法及Job法测定主客体包结比
• 1H NMR的测定'>3.1.3¹H NMR的测定
• 3.1.4 主客体反应的熵和焓的测试
• 3.1.5 紫外吸收光谱法考察主客体反应的动力学性质
• 3.1.6 分析方法的检测
• 3.1.7 Q[7、8]与客体固体包合物的性质考察
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 主客体相互作用的紫外吸收光谱图及荧光发射图谱解析
• 1H NMR图谱分析'>3.2.2 主客体的¹H NMR图谱分析
• 3.2.3 包结过程的热力学熵变和焓变
• 3.2.4 Q[7]、Q[8]与客体g分子包结作用的动力学过程
• 3.2.5 分析方法的检验
• 3.2.6 主客体包合物的TG-DSC图谱分析
• 3.3 其它香料
• 3.4 本章小结
• 第四章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录