CTV類衍生物的超分子組裝和離子識別.pdf

1、對環(huán)三藜蘆烴的研究始于1915年,Robinson報道了酸催化聚合藜蘆醇的反應；然而直到1963后,Lindsey才確立了目前廣為接受的三聚體的結構,提出了碗形結構,并將其命名為環(huán)三藜蘆烴；其精確結構隨后通過XRD、核磁和質譜等手段才得以確證。目前,利用CTV分子構筑的主客體化學不僅在富勒烯、碳硼烷結合和萃取方面具有一定的應用,而且已經(jīng)開始擴展到離子識別和傳感領域。特別是近年來,CTV在生物傳感、液晶和材料壓電性能等方面表現(xiàn)出獨特的功能

2、和良好的應用前景。CTV骨架具有剛性的碗形空穴,特有的三維空間結構,使其在分子行為上顯示出強大的碗形堆積能力；另一方面,通過碗形空穴與外圍衍生官能團的耦合,設計得到具有特定功能的超分子主體化合物,為超分子化學的拓展大有裨益。但是迄今為止,利用CTV構筑的超分子組裝體系中,(水)凝膠類的研究并不多見；而且CTV對離子(對)的識別和傳感也處于起步階段?；诖?本文的研究工作即從CTV的合成、應用著手。本研究基于CTV的合成和應用兩方面的內(nèi)容

3、。探索更為合理的合成路徑,發(fā)展具有特定功能的CTV及其衍生物,則成為拓展CTV化學的首要問題；其次是在合成的基礎上,充分利用CTV的碗形結構,搭建更為新穎的超分子組裝體或離子識別傳感體系,發(fā)揮其在材料領域獨特的性能,也顯得尤為重要。本研究分為四個部分：
　　 第一章：以CTV化學的發(fā)展為主軸,簡述了基于CTV分子的研究進展,包括分子設計合成、主客體化學研究、材料領域的應用以及超分子組裝等。并由此提出論文工作的設想。
　　

4、 第二章：一方面詳細介紹了本研究工作中涉及的主要試劑、儀器；另一方面則關注于CTV類化合物的合成、結構鑒定,以及性質的初步探索。利用外圍末端帶有極性羥基的長鏈取代基修飾,合成得到了具有碗形結構的CTV類化合物CTV-U,并呈現(xiàn)室溫液晶性。采用吲哚環(huán)作為大環(huán)結構骨架合成的CTIn,產(chǎn)生的九元環(huán)在溶液中呈馬鞍狀構象。
　　 第三章：通過CTV外圍簡單的親水基團(羧基和氨基)的修飾,發(fā)展了基于CTV的超分子凝膠因子,借由分子中親水和疏

5、水作用微妙的平衡,構筑了CTV類液晶性超分子水凝膠。凝膠.溶膠的相轉換顯示了此超分子水凝膠的智能性；另外水凝膠也表現(xiàn)出對水溶液中有機小分子具有一定的吸附能力,呈現(xiàn)出水凝膠潛在的應用價值。作為一類具有發(fā)展前景的超分子主體化合物,這開啟了利用CTV構建水凝膠的新思路。而成功構建的此超分子水凝膠體系,也說明合理地設計凝膠因子親水和疏水基團來達到溶液中親水和疏水作用的平衡對凝膠形成至關重要。
　　 第四章：通過對前述分子進行衍生化,得到

6、了硫脲接枝的CTV衍生物CTV-2-TU和CTV-3-TU。通過這種簡單的硫脲基團修飾,構筑了具有較強陰離子結合能力的雙功能分子體系,實現(xiàn)了不同陰離子的識別和傳感。在極性溶劑中引入適當?shù)碾x子對,經(jīng)硫脲基團與陰離子作用維系氫鍵體系,依賴離子對間的靜電等弱相互作用,研究了CTV-TU對離子對的識別和包裹行為。有機陽離子的引入,在一定程度上促進了陰離子與受體分子的結合能力,體現(xiàn)出協(xié)同效應。從而建立了氫鍵型膠囊化合物和客體分子的識別體系,構建了