基于单取代和双取代硫脲的超分子构筑及单晶结构测定

摘要

本论文设计与合成了一系列单取代、双取代硫脲衍生物并使用溶液结晶法合成了13个以硫脲衍生物作为主体的晶格包合物并培养了它们以及2个双取代硫脲衍生物的大小合适的单晶，用X射线单晶衍射法分别测定其晶体结构。通过研究这些晶体结构中分子间的氢键以及主客体弱相互作用，表明硫脲衍生物本身含有或另外加入羧酸根作为结构单元均可构筑出新颖的主体晶格，而随着被包合的客体季铵盐阳离子的大小、形状变化，主体晶格的形成受到不同程度上影响；加入不同的羧酸类阴离子参与构建主体氢键网络，在相同客体的条件下，主体结构发生了巨大的变化。研究比较客体阳离子的大小形状和羧酸类阴离子对主体晶格的影响，对进一步了解氢键和新型晶格包合物的设计与合成具有一定的参考价值。 本论文第1章为引言部分，介绍了氢键与超分子构筑、晶格包合物化学以及硫脲及其衍生物在超分子构筑中的研究进展等相关知识和本论文的选题依据。第2章以单取代硫脲衍生物为基础，选用系列季铵盐阳离子进行超分子构筑，研究不同形状、大小的季铵盐阳离子对晶格及主体氢键网络的影响，合成了9个晶格包合物： Et4N+p—H2NCSNHC6H4COO—(1) [CH2=CHCH2NEt3]+p—H2NCSNHC6H4COO—(2) [(n—Pr)Et3N]+p—H2NCSNHC6H4COO—(3) [(n—Pr)2Et2N]+p—H2NCSNHC6H4COO—(4) [(n—Pr)3EtN]+p—H2NCSNHC6H4COO—(5) [(n—Pr)4N]+p—H2NCSNHC6H4COO—(6) [(n—Bu)4N]+p—H2NCSNHC6H4COO—(7) Et4N+ m—NH2CSNHC6H4COO—·H2O(8) [CH2=CHCH2NEt3]+ m—H2NCSNHC6H4COO—(9) 包合物1-7和9的结构相似，主体层均是氢键给体与受体一体化的羧基苯硫脲阴离子通过自组装形成的二维氢键网络。主体与客体的堆积方式均为“三明治”式的层状结构，而包合物8的堆积方式则为一维管道。在包合物8中，间羧基苯硫脲阴离子(m—NH2CSNHC6H4COO—)是顺式的并且构筑了三维的主体氢键网络而在包合物9中它却是的反式，主体氢键网络也只是二维的平面网络。实验结果表明羧基苯硫脲是一类很好的构建氢键网络的主体分子，它不需要额外加入其他氢键受体或者给体，只需改变客体分子的形状、大小就可以自组装出结构新颖的氢键网络。 第3章以双取代硫脲衍生物以及不同的双羧酸阴离子作为主体，选用合适的季铵盐阳离子构筑超分子包合物，研究不同的羧酸阴离子对晶格包合物的构筑的影响，合成了4个晶格包合物： 2(n—Bu)4N+·[1，4-C6H4(COO)—2]·2N，N'-1，3-bis(4-hydroxyphenyl)thiourea(10) 2(n—Bu)4N+·[—OOC(CH2)4COO—]·2N，N'-1，3-bis(4-hydroxyphenyl)thiourea(11) 2(n—Bu)4N+·[1，4-C6H4(COO)—2]·2N，N'-1，3-bis(3-hydroxyphenyl) thiourea(12) 2(n—Bu)4N+·[—OOC(CH2)4COO—]·2N，N'-1，3-bis(3-hydroxyphenyl) thiourea(13) 包合物10-13，客体保持不变，对苯二甲酸阴离子与已二酸阴离子分别作为氢键受体组件与取代基位置不同的硫脲衍生物形成的包合物中，它们的主客体的堆积方式恰好是相反的。如对苯二甲酸阴离子在与N，N'-1，3-bis(4-hydroxyphenyl)thiourea共同作为主体构筑的包合物形成的是层状的结构，与N，N'-1，3-bis(3-hydroxyphenyl)thiourea则形成管道的结构；已二酸阴离子则相反，与N，N'-1，3-bis(4-hydroxyphenyl)thiourea形成管道的结构，与N，N'-1，3-bis(3-hydroxyphenyl)thiourea形成层状的结构。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1氢键与超分子构筑简介

1.2包合物化学

1.3硫脲及其衍生物在超分子构筑中的研究进展

1.4选题依据

第2章 以单取代硫脲为主体构件的系列包合物的合成与结构测定

2.1实验部分

2.2晶体结构描述

2.3结果与讨论

第3章 以双取代硫脲为主体构件的系列包合物的合成与结构测定

3.1实验部分

3.2晶体结构描述

3.3结果与讨论

第4章总结和展望

参考文献

致谢

附录