八元瓜环超分子作用下2-(2-氨基-3-吡啶基)苯并咪唑的质子转移

利用荧光发射光谱、 紫外吸收光谱和核磁共振氢谱(¹H NMR)研究了八元瓜环(CB8)与2-(2-氨基-3-吡啶基)苯并咪唑(2-A3PyBI)的超分子相互作用及其对2-A3PyBI分子内质子转移过程的影响. 结果表明, 在水溶液中2-A3PyBI具有双重荧光发射峰, 分别对应其2种质子转移异构体. 固定pH值下的荧光滴定实验表明主客体包合比为1:2, 2-A3PyBI进入CB8空腔后促进了其分子内激发态质子转移过程. 同时, ¹H NMR结果表明2-A3PyBI的苯环部分进入了CB8空腔.     

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.     

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.     

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.     

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.     

紫精与八元瓜环的超分子组装及光切割质粒DNA

利用紫精可以活化水中溶解氧的特性, 设计合成了苯-紫精化合物(BEV). 利用紫外吸收、电化学及核磁等方法研究了BEV与八元瓜环CB[8] 之间的相互作用. 实验结果表明, 2种化合物可以进行主客体超分子自组装形成1∶ 1的二元包合物BEV-CB[8]. 同时, 分别考察了化合物BEV和BEV-CB[8]与小牛胸腺DNA的相互作用, 并采用琼脂糖凝胶电泳研究了氙灯光照下化合物对pBR322 DNA的切割能力. 结果表明, CB[8]的引入改变了化合物BEV与DNA的作用方式, 使嵌入作用和静电作用增强. 光照结果说明只有超分子BEV-CB[8]在光照下可以完全切割质粒DNA, 即CB[8]的存在明显提高了BEV对质粒DNA的切割效率.     

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.     

三种六元瓜环与Sr(Ⅱ)离子的配位及超分子自组装

本文以六元瓜环及两种部分甲基取代六元瓜环(统称为Q[6]s)为构筑元件,合成了4个Q[6]s-Sr(Ⅱ)离子的配合物,用X射线单晶衍射方法测定了配合物的晶体结构。结果表明,Q[6]s-Sr(Ⅱ)离子配合物自组装形成不同结构的分子链,体系中存在Cl-离子时,Q[6]s-Sr(Ⅱ)离子形成配位聚合链,而只有NO3-离子存在时,形成水分子配位桥连的超分子链。     

三种六元瓜环与Sr(Ⅱ)离子的配位及超分子自组装

本文以六元瓜环及两种部分甲基取代六元瓜环(统称为Q[6]s)为构筑元件,合成了4个Q[6]s-Sr髤离子的配合物,用X射线单晶衍射方法测定了配合物的晶体结构。结果表明,Q[6]s-Sr髤离子配合物自组装形成不同结构的分子链,体系中存在Cl-离子时,Q[6]s-Sr髤离子形成配位聚合链,而只有NO3-离子存在时,形成水分子配位桥连的超分子链。     

Supramolecular Crystal Networks Constructed from Cucurbit[8]uril with Two Naphthyl Groups

Naphthyl groups are widely used as building blocks for the self-assembly of supramolecular crystal networks. Host–guest complexation of cucurbit[8]uril (Q[8]) with two guests NapA and Nap1 in both aqueous solution and solid state has been fully investigated. Experimental data indicated that double guests resided within the cavity of Q[8], generating highly stable homoternary complexes NapA₂@Q[8] and Nap1₂@Q[8]. Meanwhile, the strong hydrogen-bonding and π···π interaction play critical roles in the formation of 1D supramolecular chain, as well as 2D and 3D networks in solid state.     

Reversible Shape‐Morphing and Fluorescence‐Switching in Supramolecular Nanomaterials Consisting of Amphiphilic Cyanostilbene and Cucurbit[7]uril

We demonstrate a reversible shape‐morphing with concurrent fluorescence switching in the nanomaterials which are complexed with cucurbit[7]uril (CB[7]) in water. The cyanostilbene derivative alone forms ribbon‐like two‐dimensional (2D) nanocrystals with bright yellow excimeric emission in water (λ_em=540 nm, Φ_F=42 %). Upon CB[7] addition, however, the ribbon‐like 2D nanocrystals immediately transform to spherical nanoparticles with significant fluorescence quenching and blue‐shifting (λ_em=490 nm, Φ_F=1 %) through the supramolecular complexation of the cyanostilbene and CB[7]. Based on this reversible fluorescence switching and shape morphing, we could demonstrate a novel strategy of turn‐on fluorescence sensing of spermine and also monitoring of lysine decarboxylase activity.     

Cucurbit[8]uril (CB[8])‐Based Supramolecular Switches

The use of cucurbit[8]uril as a molecular host has emerged in the chemical literature as a reliable strategy for the creation of dynamic chemical systems, owing to its ability to form homo‐ and heteroternary complexes in aqueous media with appropriate molecular switches as guests. In this manner, CB[8]‐based supramolecular switches can be designed in a predictable and modular fashion, through the selection of appropriate guests able to condition the redox, photochemical, or pH‐triggered behavior of tailored multicomponent systems. Furthermore, CB[8] allows the implementation of dual/triple and linear/orthogonal stimuli‐dependent properties into these molecular devices by a careful selection of the guests. This versatility in their design gives these supramolecular switches great potential for the rational development of new materials, in which their function is not only determined by the custom‐made stimuli‐responsiveness, but also by the transient aggregation/disaggregation of homo‐ or heteromeric building blocks.     

Encapsulation of Trimethine Cyanine in Cucurbit[8]uril: Solution versus Solid-State Inclusion Behavior

Inclusion of polymethine cyanine dyes in the cavity of macrocyclic receptors is an effective strategy to alter their absorption and emission behavior in aqueous solution. In this paper, the effect of the host-guest interaction between cucurbit[8]uril (CB[8]) and a model trimethine indocyanine (Cy3) on dye spectral properties and aggregation in water is investigated. Solution studies, performed by a combination of spectroscopic and calorimetric techniques, indicate that the addition of CB[8] disrupts Cy3 aggregates, leading to the formation of a 1 : 1 host-guest complex with an association constant of 1.5×10⁶ M⁻¹. At concentrations suitable for NMR experiments, the slow formation of a supramolecular polymer was observed, followed by precipitation. Single crystals X-ray structure elucidation confirmed the formation of a polymer with 1 : 1 stoichiometry in the solid state.     

N^C^N型Pt(II)配合物与大环主体葫芦[10]脲的识别及发光性质研究

由于过渡金属配合物具有独特的光物理化学性质而被广泛研究. 其中Pt(Ⅱ)配合物发生组装时会因Pt(Ⅱ)-Pt(Ⅱ)之间的距离不同而显示不同的荧光特性, 而主客体相互作用可以影响发光小分子的排列及组装. 为进一步探究主客体相互作用对Pt(Ⅱ)配合物发光性能的影响, 设计合成了不同取代的N^C^N型Pt(Ⅱ)配合物, 研究了大环主体葫芦[10]脲(CB[10])对这类配合物的识别作用及包合物的光谱性质. 核磁共振氢谱和质谱证明CB[10]可与配合物以1∶2的比例结合. 紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱分析表明主客体作用对该类金属配合物光谱性质有较大影响, 所形成的主客体包合物的磷光寿命及量子产率都有不同程度的变化. 研究结果表明, CB[10]可通过包结两个Pt(Ⅱ)配合物分子, 拉近铂原子之间的距离, 增强该类配合物在水相中的Pt(II)…Pt(II)相互作用和π-π相互作用, 实现水相中的长寿命磷光发射. 同时, 主客体作用对这类金属配合物的力致变色性质也有一定的影响.     

瓜环与哌嗪衍生物主客体配合物的研究(英)

本文采用核磁共振技术研究瓜环与哌嗪衍生物主客体配合物的结构特征。¹H核磁共振谱证实八元瓜环能与一些哌嗪衍生物形成稳定的双客体主客体配合物,六元瓜环与一些哌嗪衍生物形成稳定的1∶1主客体配合物。而五、七元瓜环和哌嗪衍生物则未表现出明显地相互作用。形成的自组装主客体配合物得到质谱的进一步证实。