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(TM eQ[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TM eQ[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子结构.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.     

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子结构.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.     

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.     

反式七元瓜环与N,N'-二苄基-4,4'-联吡啶氯化物的络合行为研究

利用核磁共振技术、 紫外-可见吸收光谱、 荧光发射光谱、 等温量热滴定及基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)等方法研究了N,N'-二苄基-4,4'-联吡啶氯化物(G1, 客体分子)与反式七元瓜环(iQ[7], 主体分子)的相互作用及形成的主客体包结配合物的结构特征. 结果表明, 客体分子两端的苄基部分分别进入iQ[7]的空腔, 而4,4'-联吡啶则一部分被iQ[7]的空腔所包结, 另一部分处于iQ[7]的端口, 形成包结比为2:1的哑铃型主客体超分子组装体.     

对称四甲基六元瓜环与2-苄基咪唑啉盐酸盐自组装包合物的晶体结构

以2-苄基-咪唑啉盐酸盐(Benid)为客体,对称四甲基六元瓜环(TMeQ[6])为主体,在水溶液中形成自组装包合物(TMeQ[6]-Benid)的晶体.X-射线单晶衍射实验表明,Benid-TMeQ[6]为单斜晶系,空间群P21,晶胞参数:a=1.18633(5) nm,b=2.06145(6) nm,c=1.35163(5) nm,α=90.00°,β=96.102(2)°,γ=90.00°,V=3.28676 nm3,Z=2,Mr=1626.95,Dc=1.569 g·cm-3,μ=0.169 mm-1,R1=0.0739,Wr2=0.1412.通过多种非共价键弱相互作用,主客体以1:1的包结比形成自组装包合物,客体的苯环被包结在主体的空腔内.1H NMR结果进一步证实了在溶液中也是同样的包结模式,包结稳定常数为7.23×105 mol-1·L.     

2D NMR研究对称四甲基六元瓜环与5,5'-二甲基-2,2'-联吡啶的相互作用

运用二维NMR实验研究了作为主体的对称四甲基取代六元瓜环(TMeQ[6])与作为客体的5,5'-二甲基-2,2'-联吡啶(bmbpy)的相互作用. 2D ROESY谱上主客体分子间的NOE相关峰明确地给出了主客体的结合位置和结合物的空间结构: 客体的一个吡啶环进入了主体的内腔, 而另一个吡啶环则位于主体的一端端口外, 进入内腔的吡啶环平面位于主体的长截面上, 两个吡啶环之间为顺式构象. 2D EXSY谱呈现的客体两个吡啶上对应氢之间的交换峰表明: 高温下两个吡啶环交替进入主体的内腔, 分别结合于主体的两个端口, 形成了动态的平衡. 由2D EXSY的交换峰和对角线峰强度计算出了不同温度下的交换速率, 并由此得到了该交换过程的活化能为104.2 kJ/mol.     

2D NMR研究对称四甲基六元瓜环与5,5''-二甲基-2,2''-联吡啶的相互作用

运用二维NMR实验研究了作为主体的对称四甲基取代六元瓜环(TMeQ[6])与作为客体的5,5'-二甲基-2,2'-联吡啶(bmbpy)的相互作用.2DROESY谱上主客体分子间的NOE相关峰明确地给出了主客体的结合位置和结合物的空间结构:客体的一个吡啶环进入了主体的内腔,而另一个吡啶环则位于主体的一端端口外,进入内腔的吡啶环平面位于主体的长截面上,两个吡啶环之间为顺式构象.2DEXSY谱呈现的客体两个吡啶上对应氢之间的交换峰表明:高温下两个吡啶环交替进入主体的内腔,分别结合于主体的两个端口,形成了动态的平衡.由2DEXSY的交换峰和对角线峰强度计算出了不同温度下的交换速率,并由此得到了该交换过程的活化能为104.2kJ/mol.     

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.     

溶剂驱动四甲基六元瓜环桥联聚丙烯酸的苯酚派生物对杀菌剂的吸附和解析

根据苏氏一锅法,在过硫酸铵既作为氧化剂又作为引发剂的条件下合成了一系列四甲基六元瓜环桥联聚丙烯酸.研究了丙烯酸浓度、四甲基六元瓜环投入量和过硫酸铵浓度对聚合物形成的影响.四甲基六元瓜环桥联聚丙烯酸可以进一步与苯酚发生酯化反应,生成不溶于水的派生物,因此可用于吸附和解析杀菌剂.     

六元瓜环、对称四甲基六元瓜环与2,2'-(1,8-辛烷)-二异喹啉二溴化物的自组装模式

利用核磁共振波谱、 紫外吸收光谱、 荧光光谱和单晶X射线衍射分析等考察了六元瓜环(Q[6])及对称四甲基六元瓜环(TMeQ[6])与2,2'-(1,8-辛烷)-二异喹啉二溴化物的相互作用. 实验结果表明, 客体分子分别与这2种瓜环自组装形成相似的1∶1包结配合物, 但晶体结构分析结果表明两个体系在主客体分子间作用力诱导下形成了不同的空间堆积模式, 其包结常数分别为K_K8-Q[6]=4.18×10⁷ L/mol, K_K8-TMeQ[6]=6.11×10⁷ L/mol.     

对称四甲基六元瓜环与银(Ⅰ)配合物的合成与晶体结构

Crystals of a new 1,4-dimethyl cucurbituril(TMeQ[6]) with Silver(Ⅰ) ion were synthesized, and the structure was determined by X-ray diffraction technique. There are two kinds of TMeQ[6] A and B which formed molecular encapsulates with two silver ion lids in the self-assembled entities. One dimensional supramolecular tubes are formed from the encapsulates A, and two dimensional molecular sieves are formed from the encapsulates B, the tubes and the sieves stack together alternately in the self-assembled entities. CCDC: 271401.     

瓜环与2,2'-联吡啶衍生物的相互作用

利用¹H NMR技术、紫外吸收光谱及荧光光谱方法, 考察了对六、七以及八元瓜环与多种2,2'-联吡啶衍生物相互作用形成的主客体配合物结构及光谱性质. 研究结果显示, 不同的2,2'-联吡啶衍生物与瓜环作用不仅形成多种不同包结比的稳定包结配合物, 且所形成的主客体包结配合物的结构及光谱性质也各不相同; 同时用几种方法协同考察起到了互为补充、互为验证的良好效果.     

对称四甲基六元瓜环与2-氨基甲基吡啶相互作用的研究

分别用核磁共振、紫外可见吸收和X射线单晶衍射方法研究对称四甲基六元瓜环与2-氨基甲基吡啶的相互作用及其结构特征. ¹H NMR谱图和紫外可见吸收光谱图清晰表明, 2-氨基甲基吡啶与对称四甲基六元瓜环有明显的相互作用, 客体2-氨基甲基吡啶的吡啶环部分进入了瓜环空腔, ¹H NMR谱图相关质子峰的积分强度以及客体吸光度随主体瓜环浓度变化明确表示它们之间形成了1∶1的包结配合物, 此包结比并不随瓜环的浓度增加而改变. X射线单晶衍射法对包结配合物晶体的测定进一步证实了核磁共振、紫外可见吸收方法所得结论.     

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".     

铅离子与镉离子高选择性的大环化合物：对称四甲基六元瓜环与过渡金属及重金属离子的配合作用

利用微分脉冲伏安法研究了对称四甲基六元瓜环(TMeQ[6])与过渡金属的相互作用。结果表明该主体大环化合物对Pb2+和Cd2+离子具有较好的选择性作用。伏安数据测定表明Pb2+及Cd2+离子与对称四甲基六元瓜环以nM2+/nTMeQ[6]=2配位,其配合平衡常数分别为(KPb2+=2.12×109L2·mol-2,KCa2+=2.10×109L2·mol-2)。Pb2+离子与TMeQ[6]的晶体结构进一步证实了上述实验结果。     

十甲基五元瓜环与几种金属离子配合物的晶体结构

合成了3个十甲基五元瓜环(Me₁₀Q[5])分别与铷离子、铈离子水合物相互作用形成的配合物以及四氯锌根离子存在下形成的单晶体,并测定了其单晶结构。3个配合物均形成以Me₁₀Q[5]为“胶囊体”,水分子为“胶囊”芯材,金属离子或水分子为“胶囊盖”的“分子胶囊”结构,并通过配键或氢键组装形成一维超分子链结构实体。     

七、八元瓜环与3-氨基香豆素的主客体相互作用

利用紫外-可见吸收光谱法、荧光光谱法、等温量热滴定法和核磁共振波谱法考察了七、八元瓜环(Q[7]、Q[8])与3-氨基香豆素(3-AC)之间的主客体相互作用。结果表明Q[7]与3-AC在pH=1.03的条件下形成包结比为1∶1的主客体配合物,紫外-可见吸收光谱和荧光吸收光谱测得的主客体包结稳定常数分别为3.789×10~4 L·mol~(-1)、4.136×10~4 L·mol~(-1);Q[8]与3-AC在pH=1.03～6.97条件下均形成包结比为1∶1的主客体配合物,在中性条件下,紫外-可见吸收光谱和荧光吸收光谱测得的主客体包结稳定常数分别为2.551×10~5 L·mol~(-1)、2.455×10~5 L·mol~(-1)。其包结模式为3-氨基香豆素分子完全进入Q[7]或Q[8]分子空腔,主客体相互作用过程主要由焓和熵驱动。相溶解度法研究表明Q[7]、Q[8]的介入使3-AC在水中的溶解度分别增加了1.26倍和2.04倍。     

六～八元瓜环与咪唑[4,5-f]-1'''',10''''-菲咯啉衍生物的相互作用

合成了2-苯基-咪唑[4,5-f]-1',10'-菲咯啉和对二甲氨基-2-苯基-咪唑[4,5-f]-1',10'-菲咯啉两种咪唑[4,5-f]-1',10'-菲咯啉衍生物,并经过一、二维核磁共振谱以及质谱方法的验证.利用1H NMR、质谱以及紫外可见分光光度法,考察了以六～八元瓜环为主体,咪唑[4,5-f]-1',10'-菲咯啉衍生物为客体的作用体系,以及形成的主客体包结配合物的结构特征.研究结果表明三种瓜环均与2-苯基-咪唑[4,5-f]-1',10'-菲咯啉发生相互作用,客体以较小的苯基一端穿过瓜环内腔直至苯基部分和菲咯啉部分分别露置在瓜环的两个端口外,特别是八元瓜环能容纳两个客体分子.而对二甲氨基-2-苯基-咪唑[4,5-f]-1',10'-菲咯啉仅能与七及八元瓜环相互作用,作用模式与前者相同.