水溶性六元瓜环衍生物与1,ω-亚烷基吡啶主客体配合物的~1H NMR及晶体结构

利用1HNMR技术以及单晶X衍射技术考察对称四甲基取代六元瓜环(TMeQ[6])与几种1,ω-亚烷基吡啶阳离子(ω=2,4,6,8,10)客体的相互作用.在这些包结配合物中,TMeQ[6]的端口效应以及空腔效应同时存在,其主客体作用模式随着客体亚烷基碳链长短不一而各不相同.对于客体1,2-二乙基吡啶(Edpy),TMeQ[6]包结Edpy的带正电荷的吡啶环部分,形成一不对称的包结配合物;对于客体1,4-二丁基吡啶(Bdpy),TMeQ[6]选择性包结Bdpy的吡啶环部分或烷基部分存在竞争作用和快速交换;而具有较长碳链的客体1,6-二己基吡啶(Hdpy)和1,8-二丁庚基吡啶(Odpy)与TMeQ[6]通过空腔的疏水作用以及外部的离子-偶极作用形成稳定的类轮烷包结配合物;客体1,10-二癸基吡啶(Ddpy)的两个吡啶环分别被两个TMeQ[6]包结形成哑铃型的包结配合物.     

七元瓜环与N,N′-二烷基-1,3-(4,4′-二吡啶基)丙烷衍生物的相互作用

以1,3-(4,4′-二吡啶基)丙烷为母体,合成了N,N′-二乙基\,二丁基\,二己基以及二辛基1,3-(4,4′-二吡啶基)丙烷衍生物.利用 1H NMR技术和紫外吸收光谱法,考察了Q[7]与上述链状吡啶衍生物的相互作用.实验结果表明,Q[7]与客体PC0,PC2作用,瓜环包结客体的二吡啶基丙烷部分形成1∶1的包结配合物;对于取代烷基碳链数大于4的N,N′-二烷基-1,3-(4,4′-二吡啶基)丙烷衍生物,随着主体与客体摩尔比值的增加,体系中主-客体相互作用的主导模式是Q[7]逐渐包结了客体二吡啶基丙烷部分,进而形成Q[7]包结客体两端取代烷基,甚至形成一个客体分子上"挂满"3个主体瓜环的包结物.     

七元瓜环与N,N’-二烷基-1,3-(4,4’-二吡啶基)丙烷衍生物的相互作用

以1,3-(4,4’-二吡啶基)丙烷为母体, 合成了N,N’-二乙基、二丁基、二己基以及二辛基1,3-(4,4’-二吡啶基)丙烷衍生物. 利用1H NMR技术和紫外吸收光谱法, 考察了Q[7]与上述链状吡啶衍生物的相互作用. 实验结果表明, Q[7]与客体PC0, PC2作用, 瓜环包结客体的二吡啶基丙烷部分形成1∶1的包结配合物; 对于取代烷基碳链数大于4的N,N’-二烷基-1,3-(4,4’-二吡啶基)丙烷衍生物, 随着主体与客体摩尔比值的增加, 体系中主-客体相互作用的主导模式是Q[7]逐渐包结了客体二吡啶基丙烷部分, 进而形成Q[7]包结客体两端取代烷基, 甚至形成一个客体分子上“挂满”3个主体瓜环的包结物.     

瓜环与1,ω-亚烷基二吡啶二溴化合物主客体作用实体结构研究

合成并表征了六种不同碳链长度的1,ω-亚烷基二吡啶二溴化合物(客体),利用1HNMR技术、紫外吸收光谱和电化学方法考察了这些客体与六、七、八元瓜环(主体)相互作用,以及形成的主客体包结配合物的结构特征.研究结果表明,六种客体均能与六、七、八元瓜环形成主客体配合物,但作用模式随碳链的长度、瓜环的大小而各不相同.     

对称四甲基六元瓜环与硝酸根离子自组装配合物晶体结构

以对称四甲基六元瓜环(TMeQ[6])为主体,硝酸为客体,在水溶液中自组装形成一个新的主客体包结配合物,通过X-射线单晶衍射技术测试晶体结构.结果表明,1个TMeQ[6]包结1个NO3-,硝酸根离子置于TMeQ[6]空腔,主客体间通过水分子形成氢键发生作用,配合物结构单元之间通过共用水分子连接成一维超分子链,构成硝酸根离子"通道".     

对称四甲基六元瓜环与1-丁基-4,4’-联吡啶的超分子自组装

设计合成了客体分子1-丁基-4,4’-联吡啶溴化物(BV+),利用核磁共振、紫外-可见吸收光谱、热重分析及X射线单晶衍射研究其与对称四甲基六元瓜环(TMeQ[6])的超分子自组装及形成的主客体包结配合物的结构特征.结果表明,在溶液中及固体状态下,TMeQ[6]均包结BV+的烷基链部分形成1∶1包结配合物.     

七、八元瓜环与两种含香豆素单元的紫精衍生物的相互作用

合成了两个含有香豆素单元的紫精衍生物(简称[XDS-3CMV],[XDS-6CMV]).利用1H NMR,ESI-MS,UV-Vis以及荧光光谱分析方法考察了七、八元瓜环CB[n](n=7,8)与客体分子[XDS-3CMV],[XDS-6CMV]之间的相互作用.结果显示,两种客体均可与CB[n](n=7,8)分别形成稳定的包结配合物,烷基链长度以及瓜环空腔尺寸的差异影响主客体相互作用的模式.其中七元瓜环与两种客体分子的紫精部分作用形成1∶1的包结配合物;八元瓜环可以与折叠成U型结构的[XDS-6CMV]分子形成1∶1的包结物,而与[XDS-3CMV]分子则形成超分子聚合物.     

对称四甲基六元瓜环与紫精类化合物的超分子自组装

选取3个两端被不同长度烷基取代的紫精衍生物作为客体分子,利用紫外-可见吸收光谱、核磁共振技术、等温滴定量热、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱以及X射线单晶衍射技术等表征手段研究其与对称四甲基六元瓜环(TMeQ[6])的超分子自组装,结果表明这三种紫精衍生物与TMeQ[6]之间具有相同的作用模式,均为客体分子两端的烷基链部分进入到TMeQ[6]的空腔内,主客体以2∶1的作用比形成类似哑铃状的超分子自组装体.     

七、八元瓜环与二溴化1,n-亚烷基-二-2-甲基吡啶的超分子自组装

合成和表征了4个碳链长度不同二溴化1,n-亚烷基-二-2-甲基吡啶(客体,n=6,8,10,12),利用1H NMR技术、热重分析及紫外吸收光谱法考察了这些客体与七、八元瓜环(主体)的相互作用,以及形成的主客体包结物的结构特征.研究结果表明4个客体与七、八元瓜环形成不同的主客体包合物.七元瓜环可穿梭在线性客体分子上形成类轮烷型或哑铃型主客体包合物;而由于具有较大的空腔,八元瓜环可包容弯曲状的整个客体分子.     

三种瓜环与苯并吲唑衍生物的超分子自组装

设计、合成了医药中间体3-吡啶基苯并吲唑衍生物(DIHY)作为客体分子,并利用~1H NMR、质谱、等温量热滴定和紫外吸收光谱法考察了主体对称四甲基六元瓜环(TMeQ[6])、七元瓜环(Q[7])以及八元瓜环(Q[8])和与其相互作用的结构特征.结果表明,这三种具有不同空腔大小的瓜环与DIHY之间具有不同的作用模式.TMe Q[6]-DIHY体系中,客体分子位于瓜环的端口处; Q[7]-DIHY体系中,客体分子DIHY的4,5-二氢-2H-苯并吲唑部分进入到瓜环的空腔内部,而吡啶基团位于瓜环的端口形成1∶1的类轮烷结构; Q[8]-DIHY体系中, 2个客体分子DIHY的4,5-二氢-2H-苯并吲唑部分以"面对面"的堆叠方式进入到Q[8]的空腔中,而吡啶基团位于瓜环的端口,自组装形成1∶2的超分子结构.     

瓜环与药物地丹诺辛的络合作用研究

选取了三种具有不同空腔大小的瓜环:对称四甲基六元瓜环(TMeQ[6])、七元瓜环(Q[7])、八元瓜环(Q[8]),并应用核磁共振技术、热重分析技术、红外光谱等分析手段探究了这三种瓜环与药物分子地丹诺辛(DDI)的相互作用。实验结果表明:这三种具有不同空腔大小的瓜环与DDI之间具有不同的作用模式。DDI与Q[7]、Q[8]发生了主客体作用,地丹诺辛的呋喃环基团进入了瓜环的空腔。而且形成包结配合物后,DDI的热稳定性得到显著提高。而DDI与TMeQ[6]并没有发生作用。     

瓜环[n](n=6～8)与盐酸丁咯地尔的相互作用

利用1HNMR技术、电喷雾质谱、红外光谱及紫外吸收光谱等手段研究了瓜环[n](n=6～8)与盐酸丁咯地尔的相互作用.实验结果表明,盐酸丁咯地尔与3种瓜环具有不同的相互作用,主-客体配合物的作用模式随着瓜环大小的不同而各不相同.其中,瓜环[6]与盐酸丁咯地尔的相互作用非常弱,而瓜环[7]和瓜环[8]则都将盐酸丁咯地尔分子中的吡咯环及其相邻的2个碳全部包结进去,形成了包结比为1:1的对称包结配合物.通过紫外吸收光谱法计算得到瓜环[7]和瓜环[8]与盐酸丁咯地尔分子的包结常数在102～103L/mol范围内,说明瓜环对盐酸丁咯地尔具有潜在的药物缓释作用.     

三种瓜环与4,4＇-联吡啶及N,N＇-二甲基4,4＇-联吡啶盐酸盐相互作用的研究

以七元瓜环（Q[7]）和新型椭圆型改性瓜环——对称四甲基取代六元瓜环（TMeQ[6]）为主体，4,4＇-联吡啶的盐酸盐（44）以及N,N＇-二甲基4,4＇-联吡啶的盐酸盐（dm44）为客体的主客体相互作用进行了考察．实验结果表明，Q[7]与客体44及dm44作用体系中，客体为了更有效地被主体Q[7]包结，在Q[7]内腔中呈倾斜状分布的几率最高．用核磁共振、循环伏安以及紫外吸收光谱对实验结果进行了印证和补充，验证了TMeQ[6]与客体44及dm44可发生较强的相互作用，形成一维的自组装超分于结构，核磁共振以及循环伏安方法的实验结果表明，没有观察到Q[6]与客体44及dm44的明显作用，而紫外吸收光谱方法证实，Q[6]与客体44确实存在一定的相互作用，比较主客体的结构特征，该作用体系也可能存在自组装的一维超分子结构等多种作用形式．     

七元瓜环与1,7-二(2-苯并咪唑)庚烷的相互作用及自组装

利用~1H NMR法、紫外吸收光谱法、荧光发射光谱法和单晶X射线衍射等方法考察了七元瓜环(Q[7])与氯化1,7-二(2-苯并咪唑)庚烷(SBHt)在酸性溶液中的相互作用过程及组装模式.首先考察了主客体相互作用对客体p Ka的影响,以确定研究主客体相互作用以及组装过程的实验条件.~1H NMR滴定实验结果表明,在水溶液中主客体可形成1∶1和2∶1的主客体包结配合物,当主客体物质的量之比为1∶1时,Q[7]包结SBHt的烷基链,两端苯并咪唑基团处于瓜环端口外侧;当主客体物质的量之比为2∶1时,两个Q[7]分别包结同一SBHt分子的两端苯并咪唑基团,这一实验结果得到荧光发射光谱的佐证.Q[7]与SBHt形成1∶1的主客体包结配合物的晶体结构表明,客体烷基链在瓜环空腔内发生折叠以使其通过离子偶极及氢键与Q[7]有效作用.     

六元瓜环与二氯化-1,8-二(2-苯并咪唑基)辛烷的自组装模式

采用¹H NMR、 荧光光谱和紫外吸收光谱法考察了主体六元瓜环与合成客体二氯化-1,8-二(2-苯并咪唑基)辛烷的自组装模式. 结果表明, 六元瓜环能与二氯化-1,8-二(2-苯并咪唑基)辛烷发生相互作用, 瓜环包结客体分子的苯并咪唑基团, 烷基链置于瓜环端口外侧. 自组装模式与主客体的摩尔比密切相关. 当主客体的摩尔比为1:1时, 1个瓜环包结客体分子的一端苯并咪唑基团形成棒槌形的包结配合物; 当主客体的摩尔比为2:1时, 2个瓜环分别包结客体分子的两端苯并咪唑基团形成哑铃型的主客体包结配合物.     

六元瓜环与含双苯并咪唑功能基烷烃的自组装模式及晶体结构

以含有双苯并咪唑功能基的烷烃化合物二氯化-1,4-二(2,2’-苯并咪唑基)丁烷(SBB)为客体,普通六元瓜环(Q[6])为主体,利用1H NMR技术、荧光发射光谱和X-单晶衍射实验等考察了主客体的自组装模式.1 H NMR技术结果显示,当主客体的比例为1:1时,在水溶液中,1个Q[6]包结1个客体分子的一端苯并咪唑基团;在结晶固态条件下,X-单晶衍射实验测试结果是Q[6]包结客体分子的烷基链.荧光发射光谱表明,当主客体比例为2:1时,2个Q[6]分别包结1个客体分子的两端苯并咪唑基团形成哑铃型的实体配合物。     

七、八元瓜环对萘二胺异构体相互作用的考察

利用紫外吸收光谱、荧光光谱以及¹H NMR方法考察了七、八元瓜环(Q[7], Q[8])与1,8-萘二胺(g1), 2,3-萘二胺(g2), 1,5-萘二胺(g3)的相互作用. 实验结果表明: Q[7]与客体g1发生端口作用, 作用比为1∶1; Q[7]与客体g2, g3相互作用也形成1∶1的包结配合物. Q[8]与三种客体相互作用情况各不相同, 除Q[8]与客体g2相互作用形成1∶2的包结配合物; Q[8]与客体g1或g3可发生相互作用, 形成溶解性较差的作用产物, 其表观相互作用的比例为1∶1. 考察溶液酸度对主客体相互作用的影响还表明: 当pH大于某一值之后, 如Q[7]主客体体系, pH大于6.0; Q[8]主客体体系, pH大于12.0, 用光谱方法观察不到瓜环与客体的相互作用. Q[7], Q[8]为主体的上述主客体作用产物分别与金刚烷胺盐酸盐、1,10-癸二胺盐酸盐的竞争反应结果表明, 已作用的萘二胺异构体容易被所选用的竞争客体所取代, 只有g2与Q[8]形成的包结配合物被1,10-癸二胺盐酸盐部分取代.     

八元瓜环对1,ω-二(2-氨基吡啶)烷烃光致环加成反应的超分子催化性能的研究

合成了三种不同链长的1,ω-二(2-氨基吡啶)烷烃,分别为二溴化1,4-二(2-氨基吡啶)丁烷(C4)、二溴化1,6-二(2-氨基吡啶)己烷(C6)、二溴化1,8-二(2-氨基吡啶)辛烷(C8).考察了八元瓜环(Q[8])与上述三种1,ω-二取代烷烃的主客体相互作用,运用1H NMR及UV-vis证明三种客体与Q[8]的作用模式均不相同.在此基础上,考察了八元瓜环对三种底物光致环加成反应的超分子催化性能.结果表明,由于三种底物与Q[8]的主客体作用模式不同,八元瓜环对它们光二聚反应的超分子催化性能也各有差异.     

瓜环与4,4'-二氨基二苯甲烷衍生物的相互作用

合成了三种长链多芳环多胺基客体,它们分别由三种醛基吡啶异构体与4,4'-二氨基二苯甲烷形成的Schiff碱还原而成,并得到1H NMR以及质谱分析方法表征证实.以核磁共振技术、紫外吸收光谱分析方法以及滴定1H NMR方法为研究手段,对瓜环(cucurbit[n]urils,n=6～8)分别与三种4,4'-二[N-(吡啶甲基)氨基]二苯甲烷盐酸盐相互作用进行了考察.实验结果表明,六元瓜环与三种4,4'-二[N-(吡啶甲基)氨基]二苯甲烷盐酸盐相互作用均形成物质的量之比为2∶1的哑铃型包结配合物;八元瓜环与三种N,N'-二(N-(吡啶甲基)二苯甲烷盐酸盐相互作用形成以类轮烷结构为主的包结配合物;七元瓜环与三种N,N'-二(N-(吡啶甲基)二苯甲烷盐酸盐相互作用存在多种模式的竞争.     

4，4‘—[1,n—亚烷基双[（E）—2—（4—氧基苯）乙烯基]]双吡啶的光化学性质

通过E-[4-[2-(4-羟基苯基）乙烯基]吡啶与1，n－二溴烷烃亲核取代反应合成了4，4‘-[1,n－亚烷基双[（E）－2－（4－氧基苯）乙烯基]]双吡啶[n=2(Ia),3(Ib),4(Ic),6(Id)]。用元素分析、红外、紫外和质子核磁共振谱鉴定了Ia-Id的结构。将Ia-Id的稀溶液用中压汞灯和低压汞灯交替照射，发现其分子内光环加成反应的存在，并且随着亚烷基碳链的延长，反应速度加快。研究还发现锌离子可以与吡啶环上氮原子发生螯合作用使分子内光环加成反应加快。本文化合物荧光很弱，在较高浓度下有较强分子间激基缔合物荧光。