八元瓜环与吲哚乙酸及甲基紫精的超分子相互作用研究

利用紫外吸收光谱法、荧光光谱法、等温量热滴定法、氢核磁共振技术等研究了八元瓜环(Q[8])与富电子客体吲哚乙酸(IAA)及缺电子客体甲基紫精(MV2+)在水溶液中的超分子相互作用,探讨了主客体作用体系的作用机制,作用位点,作用模式及热力学等性质。紫外吸收光谱及荧光发射光谱研究结果表明Q[8]与IAA及Q[8]与MV2+在水溶液中均形成了包结计量比为1∶1的主客体配合物,等温量热滴定法研究结果显示Q[8]/IAA及Q[8]/MV2+体系的ΔH＜0,ΔG＜0,表明上述超分子体系是发进行且是放热反应。当在Q[8]/IAA二元体系中加入MV2+时,MV2+能与Q[8]/IAA体系在水溶液中形成1∶1∶1型三元主客体配合物,IAA的吲哚环及亚甲基部位受到了瓜环的屏蔽作用进入了Q[8]的空腔,MV2+吡啶环部位也进入Q[8]的空腔,也即IAA及MV2+均相互协同进入Q[8]空腔而与Q[8]形成了主客体配合物,原因可能是由于富电子客体IAA与缺电子客体MV2+之间的电荷相互转移诱导作用引起的。上述研究结果为瓜环在富电子客体及缺电子客体超分子自组装方面的应用提供了一定的理论依据。     

光谱法研究体系pH对七、八元瓜环与萘胺异构体相互作用的影响

利用紫外吸收光谱方法和1H NMR技术考察了体系pH对七、八元瓜环(Q[7],Q[8])与萘胺异构体的相互作用的影响。实验结果表明,Q[7]与萘胺异构体在-0.3＜pH＜8范围内均是以主客体物质的量之比为1∶1的方式相互作用,在8＜pH＜14的范围内,观察不到相互作用;Q[8]与萘胺异构体相互作用体系在pH为-0.3～14的范围内,呈现了5个作用阶段：在“较高”的pH范围,瓜环与萘胺异构体发生相互作用,形成1∶1的包结配合物;在“较低”的pH范围,主客体存在1∶1和1∶2两种作用模式的竞争;而在介于“较高”与“较低”之间的pH范围,Q[8]与这些客体发生相互作用,形成1∶2的包结配合物。     

光谱法研究七、八元瓜环对亚甲基蓝的分子识别

利用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱法考察了七、八元瓜环(Q[7],Q[8])对客体亚甲基蓝染料(g)的分子识别作用.结果表明,Q[7]与g作用形成物质的量比为2:1的主客体配合物,Q[8]与g作用形成的是物质的量之比为1:2的主客体配合物.吸收光谱法测得的包结常数分别为KQ[7]-g=1.34×1012 L2·mol-2,KQ[8]-g=5.34×1012 L2·mol-2;荧光光谱法测得的KQ[7]-g=1.53×1012 L2·mol-2,KA[8]-g=6.11×1012 L2·mol-2,两种方法结果一致.随着Q[7或8]浓度的增加,瓜环对客体有明显的荧光增敏作用,而Q[8]对客体有明显的荧光猝灭作用.从Q[7]和Q[8]分别与客体作用体系的紫外-可见吸光度和荧光强度随pH值改变的变化规律可以看出,体系在pH在0.5～13范围内均能观察到主客体的相互作用,且作用比例不发生变化.     

光谱法测试瓜环与2-氨基苯丙噻唑的主客体作用

利用1H NMR技术,紫外吸收光谱法和荧光光谱法考察了七、八元瓜环(cucurbit[n]urilsn=7,8)与2-氨基苯并噻唑(g)的相互作用。实验结果表明:在2pH9范围内,利用不同的光谱方法均能观察到瓜环与客体的相互作用;Q[7]与客体作用形成物质的量比为1∶1的包结配合物,Q[8]与客体形成物质的量比为1∶2的包结配合物,并计算出包结常数,同时测试了超分子体系的热力学稳定性及熵变,焓变。     

荧光光谱滴定法研究葫芦脲[7]对亚甲基蓝的包结作用

采用荧光光谱滴定法研究了不同温度下及醋酸缓冲溶液中,葫芦脲[7](CB7)对亚甲基蓝(MB)的包结作用。在一定的浓度范围内,体系的荧光强度随着CB7浓度的增大而增强,且荧光峰位有一定的蓝移,结果显示二者形成了1∶1的包结配合物,同时计算了它们的包结稳定常数以及相关热力学常数ΔG,Δh和ΔS,热力学常数数值说明反应是焓变驱动的。此外,利用1H NMR谱图,结合葫芦脲[7]以及客体亚甲基蓝的结构特征,对其包结机理及主客体作用模式进行了探讨。     

八元瓜环与氧氟沙星、氟罗沙星、加替沙星及司帕沙星相互作用的光谱法研究

用荧光光谱和紫外吸收光谱研究了八元瓜环与氧氟沙星、氟罗沙星、加替沙星及司帕沙星的相互作用体系的性质,考察了溶液酸度对作用体系的影响。在pH小于8.0的范围内,八元瓜环分别与氧氟沙星、氟罗沙星、加替沙星形成1∶1、与司帕沙星形成2∶1的稳定的主客体化合物;测定了不同pH时主客体相互作用的稳定常数均在103～104 L·mol-1(司帕沙星体系为1011 L2·mol-2)范围;同时测定了各作用体系的荧光发射和紫外吸收分析性能参数,药物客体的浓度线性范围达2～3个数量级,检测限为10-9～10-8 mol·L-1。     

光谱法研究羟基葫芦[6]脲与甲基橙的分子识别作用

采用紫外和荧光光谱法研究羟基葫芦[6]脲(HOCB6)与甲基橙(MO)之间的包结作用,考察了溶液的pH值、常见有机溶剂和表面活性剂等对该包结物的形成及荧光强度的影响。实验结果表明,随着主体分子的加入,MO荧光增强且蓝移,说明客体被纳入主体分子的疏水性穴腔,形成内包结物。主客体分子之间主要通过疏水作用形成1∶1型的HOCB6-MO包结物,其包结常数为1.41×102 L·mol-1。同时采用葫芦[6]脲(CB6)、对-二甲氨甲基杯[8]芳烃和β-环糊精与MO的作用进行比较。研究发现,MO也能与葫芦[6]脲形成1∶1型的内包结物,但包结常数较小(34.65 L·mol-1);与β-环糊精形成1∶2型的内包结物,其包结常数为6.14×106 L2·mol-2;与对-二甲氨甲基杯[8]芳烃形成1∶1型的外包结物,导致荧光强烈猝灭,包结常数为1.35×104 L·mol-1。     

瓜环与咪唑[4,5,f]-1,10-菲咯啉衍生物相互作用模式的测试

以合成的三种的咪唑[4,5,f]-1,10-菲咯啉衍生物为客体,以瓜环(cucurbit[n]uriln=6～8)为主体,利用1H NMR技术,荧光光谱和紫外吸收光谱方法,测试了主客体相互作用形式、形成包结物的结构特征及其光学性质,三种方法得到的结果相同.研究表明,六元瓜环(Q[6])仅能与2-(4-甲基苯基)-咪唑-[4,5,f]菲咯啉(W1)盐酸盐相互作用(包结比为1:1);七元瓜环(Q[7])与三种客体2-(4-甲基苯基)-咪唑-[4,5,f]菲咯啉,2-(2-甲基苯基)-咪唑-[4,5,f]菲咯啉(W2)以及2-(3-甲氧基苯基)-咪唑-[4,5,f]菲咯啉(W3)的盐酸盐均以1:1的物质的量比发生相互作用;而八元瓜环(Q[8])除与W1形成的是1:2的包结物外,与另外两种客体W2,W3也是形成1:1的包结配合物.     

β-环糊精与二苯硫脲、二苯脲包结作用的紫外光谱研究

采用紫外光谱法研究β-环糊精与二苯硫脲、二苯脲的包结作用,运用摩尔比法和直线拟合法(Hildebrand-Benesi法)确定了包结物形成的化学计量比,计算了主客体在不同温度下的包结稳定常数Ks,从而得到包结过程的热力学数据△H,△S.结果表明:β-环糊精与二苯硫脲、二苯脲均形成2∶1型的包结物,由于相邻的2个β-环糊精空腔间的协同作用,包结稳定常数Ks较1∶1型包结物大.包结过程是焓驱动的,主客体间的范德华作用力和偶极-偶极相互作用力是包结过程的主要驱动力.     

七元瓜环对10-羟基喜树碱理化性质及抗癌活性的影响研究

利用紫外吸收光谱、荧光光谱、相溶解度等方法考察了七元瓜环(Q[7])对10-羟基喜树碱(HCPT)理化性质及抗癌活性的影响。研究结果表明在pH 2.0的盐酸介质中,随着主客体NQ[7]/NHCPT比例的增加,客体HCPT在λ265nm的紫外吸收强度明显下降并且波长发生红移,而在λ425nm的吸收强度却增加并在λ387nm波长处有明显的等吸收点。HCPT的荧光光谱表现出在λ558nm荧光发射峰的荧光强度呈下降趋势并发生波长蓝移现象。摩尔比法和Job法的研究得出主体Q[7]与客体HCPT形成了2∶1的主客体配合物,Reactlab EQULLIBRIA software○R程序计算了紫外吸收法和荧光光谱法的主客体配合物的总稳定常数(β)分别为1.549×1013 L2·mol-2和0.907×1013 L2·mol-2;相溶解度实验的结果表明当Q[7]的浓度为1×10-3mol·L-1时,可使HCPT的溶解度增大约250倍,而利用共蒸发法制备的Q[7]-HCPT固体包合物则可使HCPT在水中的溶解度提高约1170倍;体外人肺癌细胞株A549和人白血病细胞株K562的细胞毒活性测试结果表明,与单纯的HCPT比较,包合物的形成对HCPT的抗癌活性影响不大。     

‘Guest–host’ effect in liquid crystal mixtures

The most important goal of our research is to show the influence of the ‘guest’ (bent-core mesogen, 1,3-phenyldicarboxylatebis{4-[(4-octylbenzoyl)sulphanyl]phenyl} [IFOS8], banana-shaped liquid crystal [BLC]) on the ‘host’ (calamitic liquid crystal [CLC], (S)-(+)-1-methylheptyloxybiphenyl-(4-n-octylphenyl)thiobenzoate [MHOBS8]), on the stability and the destabilization of the antiferroelectric B2 and the ferroelectric smectic C* (SmC*) phases, and change of the temperature ranges of other phases in the binary liquid crystal mixtures. This work is focused on polymorphism of three new binary liquid crystal mixtures, exhibiting a ‘guest–host’ (guest liquid crystal–host liquid crystal [GH-LC]) effect. MHOBS8 has, among others, a ferroelectric SmC* phase, and IFOS8 assumes the B2 phase with antiferroelectric properties. The observed properties of the mixtures, such as variation of the phase transition temperatures, spontaneous polarization, tilt angle and switching time, are characteristic of a ‘guest–host’ mixture. The influence of BLC on the character of the interactions within the CLC host is discussed, with particular attention paid to electro-optical properties of the GH-LC mixtures.     

瓜环[n](n=7,8)与盐酸法舒地尔的相互作用研究

分别以NMR技术、电喷雾质谱、紫外光谱和红外光谱等分析方法考察了瓜环[n](n=7, 8)与盐酸法舒地尔的相互作用. 实验结果显示, 盐酸法舒地尔与两种瓜环都形成了1∶1的包结配合物, 但其主客体配合物的作用模式随着瓜环空腔大小的不同而各不相同. 通过紫外吸收光谱法计算出瓜环[n](n=7, 8)与盐酸法舒地尔的包结常数分别为2 524 L/mol, 1 216 L/mol, 其范围在200 L/mol~10 000 L/mol之内,这说明瓜环对盐酸法舒地尔具有潜在的药物缓释作用.     

光谱法研究1-萘酚、2-萘酚与瓜环的包结作用

用荧光光谱、紫外吸收光谱法研究了瓜环与1-萘酚、2-萘酚的相互作用,考察了pH对体系的影响。结果表明,1-萘酚、2-萘酚与六元、七元瓜环都不发生作用,而与八元瓜环发生相互作用,形成物质的量比为1∶1的稳定包结配合物。用荧光法测定1-萘酚、2-萘酚与八元瓜环包结配合物的稳定常数为4.2×104 L·mol-1和1.6×104 L·mol-1,紫外光谱法测定的稳定常数为4.2×104 L·mol-1和5.4×104 L·mol-1;在酸性和中性条件下1-萘酚、2-萘酚与八元瓜环发生包结作用,形成稳定包结物,而在强碱性条件下不发生包结作用。     

荧光光谱滴定法研究对磺酸基杯[4]芳烃对吖啶的包结作用

合成了对磺酸基杯[4]芳烃(1),并用荧光光谱滴定法研究了不同温度下(1)在柠檬酸缓冲溶液(pH=5.92,0.1 mol·L-1)中对吖啶的包结行为.在一定的浓度范围内,当加入(1)后,吖啶的荧光峰有红移,且荧光强度随着所加的(1)浓度的增大而发生猝灭.结果显示二者形成了1∶1的稳定包合物.计算了在15.0,20.0,25.0及30.0℃下的包结稳定常数,它们依次为3.08×105,4.45×104,2.58×104和8.90×103,并计算了热力学参数△G,△H和△S.结果说明反应是放热的且是焓变驱动的.其包结机理可能为吖啶部分进入了对磺酸基杯[4]芳烃的空腔中,且吖啶稠环的质子化的N原子与(1)的一个SO3-基团之间以较强的静电作用成键;在此强静电作用的驱动下以及较弱的范德瓦耳斯力、疏水作用的辅助下主客体形成了1∶1的配合物.     

瓜环与喹啉及其衍生物的相互作用

利用荧光光谱分析方法考察六、七及八元瓜环与喹啉、异喹啉、7-甲基喹啉相互作用的结构特征以及光学特性。与核磁共振技术比较,荧光光谱分析方法具有高灵敏性的特点,不仅可观察到喹啉及其衍生物与七元瓜环相互作用而引起的荧光性质变化;还能观察到它们与六元瓜环或八元瓜环相互作用所产生的变化,这是通常的NMR方法所不能实现的。实验表明喹啉、异喹啉、7-甲基喹啉与六、七及八元瓜环有包结作用,形成多种不同包结比的稳定包结配合物。实验也证实,瓜环与客体之间相互作用受到3种效应的协同影响:(1)疏水性的笼体效应(瓜环以其特殊的疏水性笼状结构,可与多种有机物发生疏水性的笼体作用);(2)亲水性的端口效应(瓜环端口环绕的羰基氧通过离子-偶极相互作用来键合金属离子或有机分子的带电部分);(3)相互作用的客体分子或瓜环笼体空间大小,即尺寸效应。