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。     

八元瓜环与1,7-二(2-苯并咪唑)-庚烷的超分子自组装

以氯化1,7-二（2-苯并咪唑）-庚烷（SBHt）为客体,八元瓜环（Q[8]）为主体,利用¹H NMR技术、动态光散射实验、荧光发射光谱、紫外吸收光谱详细探索了其在溶液中的相互作用、超分子自组装过程及作用模式. 首先考察了八元瓜环对客体pKa的影响,确定了研究主客体相互作用的条件,并详细探索了主客体的超分子自组装过程及作用模式. 主体Q[8]与客体SBHt相互作用的¹H NMR谱图表明,主客体相互作用自组装形成1：1超分子聚合物. 这一推断得到动态光散射实验、紫外吸收光谱、荧光发射光谱测定结果的证实,并通过紫外吸收光谱、荧光发射光谱确定其表观稳定常数分别为2.79×10⁵ L/mol及2.48×10⁵ L/mol. 而晶体结构测定表明主体Q[8]与客体SBHt自组装形成1：2的简单包结配合物. 导致Q[8]与SBHt在溶液中和固体状态下形成不同自组装结构可能源于瓜环的外壁作用与包结作用竞争所致.     

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.     

八元瓜环与二(2-亚甲基-1,2,3,4-四氢异喹啉)的自组装模式

以用1,2,3,4-四氢喹啉和二溴乙烷合成的二(2-亚甲基-1,2,3,4-四氢异喹啉)的溴化氢酸盐为客体, 八元瓜环为主体, 利用1H NMR技术, 单晶X射线衍射方法以及理论计算等方法, 考察了两者的自组装模式. 1H NMR分析结果表明, 在溶液状态条件下, 不仅每一个八元瓜环分子同时与两个客体分子的芳环部分相互作用, 而且每一个客体分子两端的芳环部分同时与两个八元瓜环分子相互作用, 从而形成一维的自组装超分子链; 而在固体状态下, 每一个八元瓜环也可同时包结两个客体的芳环部分而形成三元的自组装结构, 但八元瓜环包结两个客体形成一独立的三元自组装结构. 利用晶体结构建立模型的计算结果说明, 模拟溶液状态比固体状态条件下的主客体包结更有利于体系能量的降低, 与主客体在溶液中1H NMR实验结果相符.     

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.     

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.     

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.     

六、七元瓜环与苯二胺及硝基苯胺异构体相互作用的HPLC研究

利用HPLC法考察了六、七元瓜环(Q[6], Q[7])与邻苯二胺(g1)、间苯二胺(g2)、对苯二胺(g3)、邻硝基苯胺(g4)、间硝基苯胺(g5)、对硝基苯胺(g6)的相互作用. 实验结果表明: Q[6]可与客体g1～g3, g5形成1∶1的包结配合物; Q[7]与客体g1～g6形成1∶1包结配合物, 同时计算了包结配合物的包结稳定常数, 探讨了主-客体的相互作用模式, 并利用¹H NMR、紫外吸收光谱法进行了佐证.     

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^1HNMR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．     

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、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。     

瓜环与含羟基功能基二胺包结配合物的晶体结构及相互作用的研究

合成并表征了含羟基功能基的二胺1,3-二(2-氨基苯氧基)-2-丙醇(客体). 利用X射线衍射方法研究了客体与八元瓜环Q[8]所形成包结配合物的晶体结构. 结果表明主客体间形成了1∶2的包结配合物, 两个客体分子分别从瓜环的两个端口进入瓜环内腔, 在腔内两个客体分子中的苯环间存在着π-π相互作用. 利用1H NMR技术及紫外-可见吸收光谱对主客体间的相互作用进行考察, 所得结果与晶体结构吻合.     

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.     

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.     

核磁共振技术对瓜环与苯并咪唑类化合物自组装模式的研究

利用核磁共振技术考察了六、七、八元瓜环与三种苯并咪唑类化合物的相互作用情况,并对瓜环与这类客体相互作用模式及作用机理进行了深入的研究。实验结果表明:三种客体均能与三种瓜环形成主客体配合物,但作用模式及作用比随瓜环的大小而各不相同,六、七元瓜环与客体相互作用形成1∶1的包结配合物,八元瓜环与客体相互作用形成1∶2的包结配合物。     

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.     

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.     

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.