葫芦[n]脲超分子水凝胶的研究进展

超分子化学的发展一直是众多研究者所关注的一大热点,葫芦[n]脲作为第四代大环主体分子,拓宽了超分子化学领域的发展。水凝胶是一种具有可拉伸性、生物相容性、环境响应性等多种优异性能的软材料。人们充分利用葫芦[n]脲优异的分子识别能力和配位能力,研究出了一系列具有特殊功能的超分子水凝胶材料。本文在结合葫芦[n]脲特点的基础上,着重论述了葫芦[n]脲水凝胶在(刺激响应性、粘附性、自愈合性)功能性材料、(药物传递、伤口敷料、仿生)生物医学材料、超分子发光材料等领域的研究前沿和动态,并且对葫芦[n]脲水凝胶的主要设计思路进行了讨论。最后,针对当前存在的问题以及未来可能的发展方向对葫芦[n]脲水凝胶的研究前景作出了展望。     

葫芦[n]脲应用研究进展

葫芦[n]脲(CB[n]简称CB)及其衍生物是由n个甘脲单元连接而成的大环主体分子,因其特殊的结构和分子识别性能,而受到广泛关注。以共价或非共价的方法,葫芦[n]脲可以构筑出各种功能的纳米超分子组装体,而且还可以赋予超分子组装体很多新颖的物理化学特性,使其在反应容器、表面活性剂、载体、囊泡、分子开关、离子选择性电极等方面展现出极大的应用潜力。本文综述了近年来基于葫芦[n]脲纳米超分子组装体的构筑及应用研究进展,并展望了葫芦[n]脲化合物的发展前景,以期对于进一步构筑具有特定结构和功能的葫芦[n]脲纳米超分子组装体的研究起到积极的促进作用。     

葫芦脲的研究进展

葫芦脲(CB[n])及其衍生物是由n个苷脲单元连接成的穴状分子,因其结构特殊,受到广泛的关注与研究。本文综述了CB[n]的性质、合成以及近年来CB[n]在分子开关、催化剂、药物载体等方面的研究进展。     

基于葫芦[7]脲主体的功能超分子体系的构筑及应用研究

<正>超分子化学是研究两个或两个以上分子通过非共价作用形成复杂有序体系的科学.主客体化学是超分子化学的重要研究内容之一,构筑具有环境响应性质的新型主客体功能化体系是主客体及超分子化学研究中的重要内容,具有广泛的应用前景。本论文合成了一系列外围修饰不同客体分子的功能树枝形聚合物体系,研究了葫芦[7]脲(CB[7])主体分子和树枝形聚合物外围客体分子的组装行为,探讨了主客体作用在药物可控释放和提高光捕获体系性能中的应用;构筑了一系列聚集诱导发光基团修饰的两亲分     

葫[n]环联脲与重氮氟硼酸盐的包合作用研究

葫[n]环联脲(简称CB[n],n=5,6,7,8,10)是一类新型的笼状大环主体分子[1],他们能够与烷基胺、染料以及其他一些有机分子形成包结配位,而且还能与金属离子以及金属簇离子形成超分子配合物.我们通过核磁以及紫外的方法首次考察了葫[n]环联脲(n=5,6,7,8)与对甲苯重氮氟硼酸盐(A)及联苯二重氮氟硼酸盐(B)的包合行为,并根据非线性最小二乘法曲线拟合求得配位常数.     

葫芦[7]脲的合成及其与甲基橙的超分子行为研究——综合性研究型实验设计

以尿素为原料合成甘脲,再与甲醛反应合成葫芦脲,然后通过红外、紫外、核磁对其进行表征。详细研究了葫芦[7]脲与甲基橙的超分子包结行为。本实验可使学生接触到超分子化学,有利于学生了解有关葫芦脲的合成方法和包结性质,提高综合分析问题和解决问题的能力。     

葫芦脲的分解氧化研究

葫芦脲是高度对称的刚性分子,在试图改进Kim等氧化制取羟基葫芦脲的过程中发现,葫芦[6]脲(CB[6])在多种过硫酸盐(过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸胺)的氧化下,除了可以获得羟基葫芦脲外,还可以得到进一步分解产物草酸.研究表明,CB[n](n=5,7,8)及其羟基葫芦脲也存在类似的现象.这是国内外首次发现葫芦脲在进行腰位C—H键羟基化的同时,还可以进一步氧化形成草酸.     

臭氧氧化法合成全羟基葫芦[6]脲

葫芦脲(CB[n])的直接衍生化一直是一项难题。本文用臭氧氧化法将CB[6]衍生化,合成全羟基葫芦[6]脲((OH)12CB[6])。CB[6]与O3在20℃下反应 22h,生成(OH)12CB[6]的产率为44%,并探究了丙酮扩散法、柱层析法和DMSO提纯法三种去除无机盐的方法的可行性。臭氧由电解水制得,成本低,没有二次污染,且臭氧氧化能力强,在室温下即可氧化葫芦脲。本文为合成全羟基葫芦脲提供了新的方法。     

荧光法研究萘酚与胍的包合性质

超分子化学是一门范围广泛,发展迅速的新学科,涉及自然科学的诸多领域。它主要研究主-客体分子之间通过非共价键组合为复杂化学体系的过程。葫芦脲又称胍环,是继冠醚、穴醚、环糊精和杯芳烃之后又一类新的主体化合物。葫芦脲是一类由n个甘脲单元和2n个亚甲基桥联起来的一种桶状的大环化合物[1],其顶部和底部为羰基氧,其结构高度对称,两端口完全相同。又因其形状酷似葫芦,故Freeman等提议用葫芦脲(Cucurbituril,简称CB)命名这种大环化合物。由于其系统命名太复杂,故俗名已被广泛应用。经X射线晶体衍射及光谱分析表明葫芦[6,7,8]脲的疏水空…     

端基含活性烯基的准轮烷的合成及表征——葫芦[6]脲与端烯基紫精的超分子自组装

通过葫芦[6]脲(CB[6])与端烯基紫精[N-正丁基-N’-(p-乙烯苄基)-4,4’-联吡啶盐, 4VBVBu]在水溶液中于室温下进行超分子自组装, 得到一种端基含活性烯基的水溶性紫精葫芦脲[2]准轮烷(4VBVBuCB), 并通过1H NMR, IR, 元素分析对其结构进行了表征, 证实CB[6]位于4VBVBu端基的脂肪链上通过非共价键与4VBVBu结合, 并且CB[6]与4VBVBu结合的物质的量之比为1∶1. 热重分析(TGA)和紫外-可见吸收(UV-Vis)的结果证实了4VBVBuCB比4VBVBu有更高的热稳定性和UV-Vis吸收; 盐效应结果表明NaI是4VBVBuCB优良的沉淀剂; 环境扫描电镜(ESEM)证实4VBVBuCB比4VBVBu具有较强的刚性和较差的结晶能力.     

平面型d~8和d~(10)过渡金属配合物与葫芦[10]脲的识别研究

由于d~8和d~(10)过渡金属具有配位不饱和性,其独特的电子结构以及易形成金属-金属键使其表现出特殊的光物理化学特性.而发光小分子的光学性质可通过主客体相互作用进行调控.为进一步探索主客体作用对d~8和d~(10)过渡金属配合物光学性质的影响,选择了葫芦[n]脲(CB[n], n=5～8, 10)大环主体家族中具有最大空腔的成员葫芦[10]脲(CB[10])作为主体,通过紫外、荧光、核磁和质谱等表征手段,研究了这类水溶性平面型过渡金属配合物进入主体空腔后的光物理性质的变化.研究表明, CB[10]的空腔可容纳多个Pt(II)配合物分子,通过增强客体分子间的π-π相互作用,拉近了金属原子之间的距离,从而使其在水相中表现出金属-金属相互作用的特性. Ir(III)配合物与CB[10]识别后,表现出激基缔合物的光谱特征.此外,水相中具有较强金属-金属相互作用的Rh(I)配合物在进入CB[10]空腔后,其金属-金属相互作用被破坏,可归因于1∶1主客体配合物的形成.此研究将主客体化学引入到d~8和d~(10)金属的光物理特性调控中,将进一步拓展过渡金属配合物在更广领域的研究应用.     

Cucurbit[6]uril的简便合成及其硝化

Cucurbituril(葫芦脲,CB[6])是迄今已知的类似于Fullerene(C60)的另一个高度对称中空的刚性分子.C60已经成为当前化学研究的一个重要热点,而后者尚处于起步阶段[1,2].目前已经发现CB[6]的许多独到的重要用途,特别是超分子载体等[3].     

葫[n]环联脲(n=5,6,7,8)与两种重氮氟硼酸盐的包合作用研究

用核磁共振氢谱和紫外-可见光谱滴定法考察了葫[n]环联脲(Cucurbit[n]uril,n=5,6,7,8)与对甲苯重氮氟硼酸盐和4,4′-联苯二重氮氟硼酸盐的配位情况,并用曲线拟合求得形成的包结配合物的稳定常数.结果表明,不同空腔的葫[n]环联脲对不同尺寸的重氮氟硼酸盐具有很显著的选择性包结作用.在相同条件下,与葫[6]环联脲相比,葫[7]环联脲更易于容纳苯环.同时,随着酸性的增强,葫[n]环联脲上的脲羰基质子化程度加大,使得其配位能力有所减弱.     

葫芦脲用作固相微萃取涂层新材料

本文对葫芦脲(CB)作为一种新型固相微萃取(SPME)涂层材料进行了研究并用于中药白豆蔻的气相色谱分析测定.本文采用的CB SPME涂层制备方法简便、快速,并具有良好的热稳定性和重复性.CB[6]SPME萃取得到的主要成分与水蒸气蒸馏（SD）法基本一致,并且CB[6]SPME对色谱后流出的目标成分的相对峰面积比明显高于SD法和商品SPME萃取材料PDMS/CAR和PDMS/DVB,这可能是由于葫芦脲的特殊分子结构及其与组分分子间选择性作用所致.葫芦脲作为一种新型SPME涂层材料具有很大的研究潜力和应用前景.     

含有葫芦[6]脲的新型准轮烷的合成

通过葫芦[6]脲(CB[6])与两个质子化的1,4-丁二胺在水溶液中于室温下进行超分子自组装, 得到一种新型的准轮烷. 通过¹H NMR, 质谱和¹H ROESY NMR对其结构进行了表征, 证实CB[6]位于质子化1,4-丁二胺的脂肪链上, 通过非共价键与1,4-丁二胺结合, 并且主体(CB[6])与客体的结合的物质的量之比为2∶1.     

基于葫芦脲[8]包结增强供体-受体作用构筑“刚-柔”型超分子共聚物

设计合成了一种缺电性的刚性棒状超分子单体,在葫芦脲(CB[8])存在下,它与富电性的柔性单体受CB[8]包结增强的供体-受体作用驱动在水中共组装形成"刚-柔"(rod-coil)型超分子共聚物.运用核磁共振滴定实验、紫外-可见光谱、二维扩散排序核磁共振谱(DOSY)、动态光散射(DLS)以及透射电子显微镜(TEM)等对超分子聚合物的形成及其结构进行了证实和表征,并发现该超分子共聚物在低浓度下采取伸展的线形构象,当浓度增加到一定程度后其线形骨架发生卷曲,转变为颗粒状团聚结构.     

季铵化聚4-乙烯吡啶衍生物与葫芦脲[6]的超分子自组装及性质研究

通过葫芦[6]脲(CB[6])与季铵化聚4-乙烯吡啶衍生物2在水溶液中于室温下进行超分子组装, 得到一种新型的超分子聚合物3, 并通过¹H NMR, IR, 元素分析, X射线粉末衍射分析(XRD)对其结构进行了表征, 证实CB[6]位于2的侧基脂肪链上, 通过非共价键与2结合; 通过热重分析(TGA)、紫外-可见吸收(UV-vis)对其性质进行了研究, 证实了超分子聚合物3比相应的聚合物2有更高的热稳定性, 以及更强的UV-vis吸收.     

光谱法研究羟基葫芦[6]脲与对氨基苯磺酸的分子识别作用

光谱法研究羟基葫芦[6]脲与对氨基苯磺酸的分子识别作用;紫外光谱法;荧光光谱法;分子识别;包结作用;羟基葫芦[6]脲;对氨基苯磺酸     

基于葫芦[10]脲的超分子水凝胶的制备及其在H2O2检测中的应用研究

以丙烯酰胺(AM)与客体单元二茂铁衍生物(G)在引发剂作用下共聚形成P(AM-G)聚合物.基于客体分子与主体分子葫芦[10]脲之间的动态主-客体相互作用为交联点制备了超分子水凝胶.采用核磁、扫描电镜及流变等测试方法对水凝胶的结构、形貌以及自修复性能等进行研究.结果表明超分子水凝胶为3D多孔结构的弹性体,CB[10]的引入有利于在聚合物网络中提供交联点,并且本研究中的超分子水凝胶可在没有任何外部刺激的情况下进行自修复.在水凝胶制备后,二茂铁的固有催化活性仍然得以保留,其良好的催化活性可应用于H_2O_2的检测,检测限为2.5×10~(-4) mol/L.本研究为超分子水凝胶功能化提供了一种新的方法,在生物技术和环境化学等领域具有潜在应用.     

新型准轮烷的合成及性质研究——丁烷基紫精与葫芦[6]脲的超分子自组装

通过葫芦[6]脲(CB[6])与丁烷基紫精(BV)在水溶液中于室温下进行超分子自组装, 得到一种新型的准轮烷(BVCB), 并通过¹H NMR, IR, 质谱, 元素分析对其结构进行了表征, 证实CB[6]位于BV的脂肪链上通过非共价键与BV结合, 并且 CB[6]与BV的结合摩尔比为2∶1; 通过热重分析(TGA)、紫外-可见吸收(UV-vis)和化学还原等方法对其性质进行了研究, 证实了BVCB比BV有更高的热稳定性、UV-vis吸收和更强的氧化能力; 盐效应表明 NaI是BVCB优良的沉淀剂; 环境扫描电镜(ESEM)证实BVCB比BV具有较强的刚性和较差的结晶能力.