新型分子钳受体的合成及其阴离子识别性能研究

摘要

超分子化学由于与生命科学密切相关已成为一门新兴的交叉学科。超分子化学是超出单个分子以外的化学，是有关超分子体系结构与功能的学科。分子识别是指主体对客体选择性结合并产生特定功能的过程，是超分子化学研究的重要内容。它包括对中性分子、阴离子和阳离子的识别，其中阴离子识别在生物学、药学、催化和环境科学等研究领域中起着重要作用，近年来已成为超分子化学研究的热点。阴离子识别的研究发展较阳离子的迟缓，故亟待丰富和发展。本文合成了一系列基于酰基硫脲及酰基氨基硫脲骨架的新型分子钳受体并研究了其阴离子识别性能，具体内容包括以下几部分： 第一，简要介绍了近年来分子钳受体的研究发展现状，包括：(1)介绍超分子化学、分子识别、阴离子识别的相关概念以及阴离子与受体分子的识别作用；(2)近年来以多重非共价键为推动力的分子钳受体的研究新进展；(3)选题背景与课题设计。 第二，以聚乙二醇-400(PEG-400)为相转移催化剂，利用经典溶剂法和无溶剂室温研磨法合成了7种间苯二甲酰基硫脲衍生物受体分子，对其进行了元素分析、IR、<'1>H NMR、<'13>C NMR表征。结果表明，无溶剂室温研磨法具有清洁、环保、高效、安全等优点，是一种合成此类受体行之有效的方法。利用紫外．可见吸收光谱(Uv-vis，DMSO为溶剂)及核磁共振氢谱(<'1>H NMR，DMSO-d6为溶剂)考察了其与F，Cl<'->，Br，I<'->，CH<,3>COO<'->，HSO<,4><'->，NO<,3><'->等阴离子的作用。结果表明，该类受体分子与F，CH<,3>COO<'->阴离子形成氢键配合物，而对其他离子无作用，从而实现对这两种阴离子的检测。另外，结果表明，与线形单硫脲受体相比，该类含有酰基硫脲骨架的分子钳受体具有更强的阴离子识别性能。通过计算可知，该类受体分子对这两种阴离子的作用为F>CH<,3>COO<'->。随着苯环上取代基的变化，该类受体分子对两种阴离子的作用呈现出有规律的变化，即吸电子基取代的受体分子对阴离子的识别作用最大，供电子基取代的受体分子对阴离子的识别作用最小，且主客体间形成1：1的配合物。<'1>H NMR实验为受体分子与阴离子间的氢键作用本质提供了依据。 第三，在固-液相转移催化条件下，以聚乙二醇-400(PEG-400)为相转移催化剂，合成了8种间苯二甲酰氨基硫脲受体分子。与经典方法相比，相转移催化法具有操作简便、反应条件温和、清洁、高效、产率高等优点。利用紫外-可见吸收光谱及<'1>H NMR考察了其与F<'->，Cl<'->，Br<'->，I<'->，CH<,3>COO<'->等阴离子的作用。结果表明，该类受体分子与F，CH<,3>COO<'->阴离子形成氢键配合物，而对其他离子无作用，从而实现对这两种阴离子的检测。另外，结果表明，向酰基硫脲分子钳受体中引入氨基后可增加受体与阴离子的结合位点，大大增强了受体与阴离子的识别能力，使受体与阴离子的络合常数显著增大。通过计算可知，随着苯环上取代基的变化，该类受体分子对F<'->和CH<,3>COO<'->的识别作用呈现有规律的变化。即共轭体系越大或连有吸电子取代基越多的受体分子对阴离子的识别作用越大，共轭体系越小或连有吸电子取代基越少的受体分子对阴离子的识别作用越小，且主客体间形成1：1的配合物。<'1>H NMR实验进一步证明了受体分子与阴离子之间以氢键作用方式相结合。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

第一节绪论

第二节多重非共价键分子钳受体的识别研究新进展

一、对阴离子的识别

二、对小分子的识别

三、手性分子钳受体的识别

第三节选题背景与课题设计

参考文献

第二章间苯二甲酰基硫脲衍生物的合成及阴离子识别研究

第一节引言

第二节实验部分

一、仪器与试剂

二、受体分子的合成与表征

三、受体分子的紫外-可见(UV-Vis)光谱滴定

四、核磁共振实验

第三节结果与讨论

一、紫外-可见吸收光谱滴定

二、识别机理探讨

第四节结论

参考文献

附图

第三章间苯二甲酰氨基硫脲衍生物的合成及阴离子识别研究

第一节引言

第二节实验部分

一、仪器与试剂

二、受体分子的合成与表征

三、受体分子的紫外-可见(UV-Vis)光谱滴定

四、核磁共振实验

第三节结果与讨论

一、紫外-可见吸收光谱滴定

二、识别机理探讨

第四节结论

参考文献

附图

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