基于冠醚衍生物的功能化分子机器的研究探索

论文摘要

在超分子化学中,冠醚及其衍生物是一类非常重要的主体化合物。24冠8和二烷基铵离子的相互作用被广泛的应用于分子电梯、分子肌肉、分子电线等。通过对冠醚的修饰,例如引入光致变色基团,富电子基团等,可以合成出多功能的分子机器和器件。二芳乙烯类光致变色化合物由于具有很好的光致变色性能,很适合作为光控开关引入到冠醚中。第一章阐述了分子机器的定义、类型、工作原理及对机器运作的表征和检测手段,并通过一系列经典的例子介绍了分子机器在分子开关、分子逻辑门、存储器以及医药领域的初步应用。第二章设计合成了具有荧光输出的类轮烷型分子机器。该机器由二芳乙烯冠醚衍生物（DTE-24C8）大环主体和萘酰亚胺荧光团修饰的二烷基铵离子（NA-DBA）线性客体通过氢键作用自组装得到,并可在光与酸碱的作用下,对该类轮烷型分子机器的荧光输出进行调控。这种良好的性能为我们合成含二噻吩乙烯光致变色基团的荧光轮烷型分子梭打下了基础。第三章合成并表征了由二噻吩乙烯桥连的双冠醚化合物DTE-（24C8）2,紫外-可见光吸收光谱的研究表明该化合物具有良好的光致变色性能。设计了基于DTE-（24C8）2的荧光可控可锁式[3]轮烷型分子机器,通过由DTE-（24C8）2环状主体与双识别点的线性客体自组装得到的类轮烷对该设计思路进行合成和光性能的初步探索。第四章设计合成蒽桥接双冠醚类化合物A-（24C8）2,通过核磁、质谱、紫外-可见光吸收光谱和荧光光谱等方式对其结构、光性能进行了表征。在历经365nm紫外光照射时,由于A-（24C8）2发生光二聚反应,溶液中紫外-可见光吸收光谱和荧光光谱均有明显衰减。第五章结论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 分子器件与分子机器的研究进展
• 1.1 引言
• 1.2 分子机器的定义
• 1.3 分子机器的运动方式及类型
• 1.3.1 轮烷型分子机器
• 1.3.2 类轮烷型分子机器
• 1.3.3 索烃型分子机器
• 1.3.4 分子马达
• 1.4 分子机器的能量来源
• 1.4.1 化学能
• 1.4.2 电化学能
• 1.4.3 光化学能
• 1.4.4 其他能量方式
• 1.5 分子机器状态和运动的表征
• 1.5.1 核磁共振波谱法
• 1.5.2 紫外-可见吸收光谱法
• 1.5.3 荧光光谱法
• 1.5.4 循环伏安法
• 1.5.5 圆二色光谱法
• 1.6 分子机器的应用
• 1.6.1 分子开关
• 1.6.2 分子逻辑门
• 1.6.3 存储器
• 1.6.4 医药领域
• 1.7 展望
• 第二章 具有荧光输出的光致变色类轮烷分子机器的研究
• 2.1 光致变色调控荧光的相关研究
• 2.2 本课题的选择和依据
• 2.3 实验部分
• 2.3.1 测试仪器及试剂
• 2.3.2 合成路线图
• 2.3.3 中间体及目标化合物的合成
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 NA-DBA在溶液中的光性能测试
• 2.4.2 DTE-24C8在溶液中的光致变色性能测试
• 2.4.3 类轮烷A的结构表征
• 2.4.4 类轮烷A在溶液中的荧光调控性能研究
• 2.5 本章小结
• 第三章 荧光可控可锁式[3]轮烷分子机器的合成探索
• 3.1 课题的提出
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 测试仪器及试剂
• 3.2.2 合成路线图
• 3.2.3 中间体及目标化合物的合成
• 3.3 结果与讨论
• 2在溶液中的光致变色性能测试'>3.3.1 DTE-（24C8）₂在溶液中的光致变色性能测试
• 3.3.2 溶液中类轮烷C的光性能探索
• 3.3.3 轮烷分子锁B合成失败原因分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 其他工作
• 4.1 包含蒽单元的分子机器的相关研究
• 4.2 设计思路
• 4.3 实验部分
• 4.3.1 测试仪器与试剂
• 4.3.2 合成路线图
• 4.3.3 中间体及目标化合物的合成
• 4.4 结果与讨论
• 2的光二聚反应研究'>4.4.1 A-（24C8）₂的光二聚反应研究
• 2的光谱性能研究'>4.4.2 溶液中A-（24C8）₂的光谱性能研究
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文及成果
• 附录
• 致谢