柱芳烃骨架的多环化合物的合成及主客体性能研究

摘要

柱芳烃是一类新型的超分子化学主体分子，对许多中性分子和阴阳离子，例如卤代烃、烷烃和吡啶盐客体分子体现出优异的主客体性能。自2008年日本科学家Ogoish等人首次报道以来，柱芳烃的研究已扩展到主客体识别化学、自组装化学、生物材料化学以及荧光材料化学等领域。杯芳烃作为第三代超分子化合物，通过亚甲基桥连而成的大环低聚物，它们的疏水空腔大小可调，构象可变，其上下边沿易于修饰，在分子识别、药物传输、新型材料及高性能催化剂等方面都有着广泛而深入的研究。鉴于柱芳烃和杯芳烃的结构优势及互补性，本文将具有不同类型及尺寸的杯芳烃单元构建到柱[5]芳烃骨架中，设计合成了系列新型多环、多位点柱芳烃衍生物，并研究它们的主客体络合性质。
　　(1)本文以1，4-二甲氧基苯、1-(溴烷氧基)-4-甲氧基苯和多聚甲醛为原料，在路易斯酸FeCl3催化作用下合成溴代烷基柱[5]芳烃中间体2a～2d。对叔丁基苯酚与甲醛在强碱作用下反应制备对叔丁基杯[n=4，6，8]芳烃，然后与相应的溴代烷基柱[5]芳烃中间体2通过威廉姆森成醚反应合成柱[5]芳烃-杯[4]芳烃体系3a～3c、柱[5]芳烃-杯[6]芳烃体系4a～4d和柱[5]芳烃-杯[8]芳烃体系5a～5d三类共11个新型柱芳烃骨架的多环化合物。初步研究了目标产物的合成条件，并通过红外光谱、核磁共振、质谱等方法对新化合物进行了表征分析。
　　(2)本文以N-甲基-1-萘甲胺、二溴烷烃或单溴烷烃为原料，在碱K2CO3催化作用下合成得到N-甲基-1-萘甲胺衍生物。合成得到12个N-甲基-1-萘甲胺衍生物G1～G12，其中，G1、G4～G7以及G9～G12未见文献报道，并利用红外光谱、核磁共振以及质谱对合成的目标客体进行分析表征。
　　(3)通过1HNMR考察柱芳烃衍生物3a～5d与客体G1～G12在CDCl3中的主客体络合性能。结果表明，一方面所设计的目标化合物中杯芳烃与柱芳烃单元均与客体发生了络合作用，体现了良好的协同作用，在主客体作用中，其络合性能并未随着主体分子中杯芳烃空腔的增大而有所减弱;另一方面对于客体G1～G3和G4～G6，主客体作用类似。然而相应的盐酸盐客体G7～G9和G10～G12，它们的主客体性能却体现出明显的不同，对于客体G7～G9，主客体作用后，与萘环相连的亚甲基(-CH2-)由单峰分裂成2组积分比为1∶1的单峰;而对于客体G10～G12，作用后该亚甲基(-CH2-)则由d峰裂分成2组积分比为1∶1的dd峰，且相应的甲基(N-CH3)亦由单峰裂分成积分比为1∶1的dd峰。表明所设计的系列主体分子对于G7～G9和G10～G12这两类客体分子具有潜在的手性识别性能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 超分子化学简介

1．2 杯芳烃

1．2．1 杯芳烃的结构特点

1．2．2 杯芳烃的合成方法

1．2．3 杯芳烃的主客体化学

1．3 柱芳烃

1．3．1 柱芳烃的结构特点

1．3．2 柱芳烃的合成

1．3．3 柱芳烃的主客体化学

1．4 本课题的设计思路和研究意义

第二章 柱芳烃骨架的多环化合物的合成

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验仪器及原料

2．2．2 混柱[5]芳烃的合成路线

2．2．3 对叔丁基杯[n]芳烃的合成

2．2．4 柱芳烃骨架的多环化合物的合成

2．2．5 目标产物3a～3c、4a～4d和5a～5d的分析表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 混柱[5]芳烃合成条件探索

2．3．2 对叔丁基杯[n]芳烃合成条件探索

2．3．3 柱芳烃骨架的多环化合物合成条件探索

2．3．4 目标产物柱芳烃骨架的多环化合物的表征

2．5 本章小结

第三章 客体的合成及主客体性能测试

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验仪器及原料

3．2．2 客体分子合成路线

3．2．3 客体分子的分析表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 客体G1～G3合成条件探索

3．3．2 客体G4～G6合成条件探索

3．3．3 盐酸盐客体G7～G12合成条件探索

3．3．4 客体分子的表征

3．3．5 客体分子的波谱分析

3．4 柱芳烃骨架的多环化合物的主客体络合性能

3．4．1 1H NMR研究柱芳烃骨架的多环化合物3c与G3的主客体络合性能

3．4．2 1H NMR研究柱芳烃骨架的多环化合物3c与G6的主客体络合性能

3．4．3 1H NMR研究柱芳烃骨架的多环化合物3c与G9的主客体络合性能

3．4．4 1H NMR研究柱芳烃骨架的多环化合物3c与G12的主客体络合性能

3．5 本章小结

第四章 结论与展望

参考文献

附录

致谢

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