钳形酰基硫脲衍生物的合成、阴离子识别性能及晶体结构研究

摘要

分子识别是指主体对客体选择性结合并产生某种特定功能的过程，其包括对中性分子，阴离子和阳离子的识别。阴离子在生物体的代谢过程中具有重要作用，设计合成对不同阴离子具有选择性识别作用的主体分子目前已成为超分子化学的研究热点之一。由于氢键良好的方向性和选择性，对阴离子具有强的氢键键合作用的酰胺、脲和硫脲等基团已被广泛的引入中性阴离子识别主体的设计与合成中。具有预组织结构的钳形硫脲类主体因其结构上强的可修饰性，使得该类主体具有很好的研究意义。基于上述认识，本文设计合成了两个系列基于硫脲衍生物的中性氢键型钳形阴离子识别主体，从晶体结构，紫外光谱，核磁滴定等方面对主体及其阴离子识别性能进行了研究。具体内容包括以下几部分： 第一章：从超分子化学、分子识别、阴离子识别主体设计思想和硫脲类主体阴离子识别特别是钳形结构硫脲类主体的发展等几个方面概述了阴离子识别主体研究进展。 第二章：设计并在超声波辐射下高产率的合成了系列含有酰基硫脲基团的新型中性钳形阴离子识别主体N，N’-二取代芳基N，N’-间苯二甲酰基二硫脲衍生物。通过溶剂扩散法得到了4c(R=p-OC<,2>H<,5>)与4d(R=p-Cl)的单晶，结构测试表明该类主体分子可与DMF形成1：1型氢键配合物，并保持了酰基硫脲类化合物的特征分子内N-H…O氢键。其中p-Cl取代的主体4d可通过分子间N-H…Cl氢键及苯环π-π堆积形成一维链状超分子体系。在DMF中利用紫外一可见吸收光谱研究了主体4a-4e与四种卤素离子的相互作用，发现该类中性主体可与阴离子形成主客体配合物，表现为对F<'->有识别作用，这可归因于F<'->与主体化合物发生氢键作用，而其他三种卤素离子的加入则无类似的光谱变化。计算表明，主体与阴离子形成1：1型的配合物，结合能力随苯环上取代基亲电性不同而规律变化。<'1>H NMR滴定进一步证实了主体与阴离子实现通过氢键作用形成主客体配合物，并随阴离子浓度增加而发生脱质子作用形成稳定的HF<,2><'->阴离子。 第三章：设计并在超声波辐射下高产率的合成了系列含有酰基硫脲基团的新型中性钳形主体2，2’-二取代苯甲酰基硫脲基乙二醇二苯醚衍生物。利用紫外-可见吸收光谱及<'1>H NMR考察了不含取代基及o-NO<,2>，m-NO<,2>，p-NO<,2>取代的4个主体对F<'->，Cl<'->，Br<'->，I<'->，CH<,3>COO<'->，HSO<,4><'->，NO<,3><'->，H<,2>PO<,4><'->等阴离子的识别作用。结果表明，该类主体分子可与F<'->，CH<,3>COO<'->，H<,2>PO<,4><'->阴离子形成氢键配合物，并随阴离子浓度增加而发生脱质子作用，从而实现对这3种阴离子的检测。其中5d(R=p-NO<,2>)可实现对此3种阴离子的裸眼识别，有望发展成为阴离子识别探针。主体5a(R=H)的晶体结构表明该系列主体在固态时呈现为中心对称构型，侧面印证了该类主体在空间构型上不利于阴离子识别，这与紫外光谱滴定计算结果一致。

目录

声明

摘要

第一章文献综述

1.1超分子化学

1.2阴离子识别

1.2.1分子识别

1.2.2阴离子识别主体设计思想

1.3钳形硫脲类阴离子主体的研究进展

1.4选题背景

参考文献

第二章N,N'-二取代芳基N,N'-间苯二甲酰基二硫脲衍生物的合成，晶体结构及其阴离子识别性能研究

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1仪器与试剂

2.2.2主体化合物的合成

2.2.3紫外可见(UV-Vis)光谱滴定

2.2.4核磁共振实验

2.2.5 4c和4d的单晶X射线结构测定

2.3结果与讨论

2.3.1化合物4a-4k的表征数据

2.3.2 4c,4d单晶结构表征

2.3.3吸收光谱滴定

2.3.4识别机理探讨

2.4结论

参考文献

第三章2,2'-二取代苯甲酰基硫脲基乙二醇二苯醚衍生物的合成，晶体结构及其阴离子识别性能研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1仪器与试剂

3.2.2 2，2，-二取代苯甲酰基硫脲基乙二醇二苯醚的合成

3.2.3主体分子的合成

3.2.3紫外-可见（UV-vis）光谱滴定

3.2.4核磁共振实验

3.2.5 化合物5a的单晶X射线结构测定

3.3结果与讨论

3.3.1化合物5a-5g的表征数据

3.3.2 5a的单晶结构描述

3.3.3吸收光谱滴定

3.3.4识别机理探讨

3.4结论

参考文献

硕士期间发表的论文情况

致谢

附录(附图)