基于非共价相互作用的分子组装及性质研究

摘要

基于非共价相互作用进行的超分子组装体构筑，其结构对外界环境的刺激响应敏感，便于通过外部条件改变，达到不同微纳米尺寸的组装体构筑与调控。特别是组装体结构中依然保持原有分子的结构和性质，便于更有针对性地开展其组装材料的实际应用性能考察。本文从前体二胺和二醛衍生物通过 Schiff 碱缩合成环作用，制备得到含2,6-吡啶二酰亚胺基的[1+1]或[2+2] Schiff 碱大环，并进一步采用适当的分子组装技术获得不同尺寸及结构的固体微球。研究表明，从含酚羟基功能基的[2+2] Schiff 碱大环La能获得3种不同尺寸、并具有核壳结构的微球，从含呋喃结构单元的[2+2] Schiff 碱大环Lc 能获得实心微球; 利用Schiff碱缩合反应的可逆性原理，通过改变组装溶剂的极性能达到[2+2](Lc)和[1+1] Schiff 碱大环 Lb之间的平衡与转化，并诱导组装形成具有核壳结构的微球或具有囊泡结构空心微球。 一、Schiff 碱大环La、Lb、Lc的合成及表征 (1) 前体二醛和二胺的合成 以水杨醛为原料合成5,5'-亚甲基双水杨醛；以呋喃为原料合成2,2-二[5'-(2'-甲酰呋喃基)]丙烷；以 2,6-吡啶二甲酸为原料合成了 N,N'-(2-胺基苯基)-2,6-二甲酰亚胺吡啶。 (2) [2+2] Schiff 碱大环La、Lc和[1+1] Schiff 碱大环Lb合成及表征 用 5,5'-亚甲基双水杨醛和 N,N'-(2-胺基苯基)-2,6-二甲酰亚胺吡啶作为反应物，在酸催化作用下得到[2+2] Schiff 碱大环La。 用 2,2-二[5'-(2'-甲酰呋喃基)]丙烷和 N,N'-(2-胺基苯基)-2,6-二甲酰亚胺吡啶作为反应物，在酸催化作用下得到[2+2] Schiff 碱大环Lc。 通过 1H NMR以及高分辨质谱对[2+2] Schiff 碱大环La、[1+1] Schiff 碱大环Lb、[2+2] Schiff碱大环Lc的组成进行表征,并通过单晶培养和X-单晶衍射技术对[2+2] Schiff 碱大环La和Lc单晶进行结构解析,获得单晶生长条件下[2+2] Schiff碱大环基于分子间非共价相互作用进行的超分子组装结构与性质. 二、[2+2] Schiff 碱大环La、Lc自组装微球及表征 (1) 自组装微球参数的获取：考察了不同酸及酸度、溶剂极性等因素对大环自组装微球尺寸及结构的影响，获取定向组装微球的最佳参数条件。 (2) 对微球进行 FT-IR、高分辨质谱(MS)、热分析、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等表征。 三、结论 含 2,6-二甲酰亚胺吡啶结构骨架的 Schiff 碱大环在阴离子识别研究中是一类广泛受到关注的人工阴离子受体。基于类似结构的大环，通过分子间非共价相互作用进行的微纳材料组装迄今尚无文献报道，本文研究将为类似结构的大环在微纳材料组装及应用研究方面开辟新的途径。

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