M2L4金属有机笼状化合物的合成及其识别性质的研究

摘要

自从发现冠醚，穴醚和杯芳烃以来，主客体化学领域取得了巨大的进步。在过去几十年中，在对功能性金属有机材料的合理设计，如离散的配位笼，这些方面做出了很多的努力。这些结构产生了可调节的形状和尺寸的空腔，可以在存储，识别，传送或催化的容器领域有潜在的应用。最近，这些主体能够封装无机催化剂，小肽序列，甚至能够封装蛋白质。通常，水溶性多面体是由于疏水效应成为芳香族有机物的有效主体。类似的，带负电荷的笼可以封装阳离子或复合分子，带正电荷的金属笼则可以络合阴离子。对客体的分子识别性质依赖于建立弱的，协同的和选择性的相互作用。
　　本文合成了Pd2L4型金属有机笼，研究了金属有机笼对中性分子和阴离子的识别性质。本文的研究内容主要有以下4个部分：
　　1.对配体L的结构的合理设计，带酰胺基团的三聚体的合成，使配体具有指向空腔内侧的氢键给体以及指向空腔内侧的卤素F，这些都成为分子识别的作用位点。
　　2.用合成的配体与具有平面正方形配位的Pd金属配位，成功的合成了Pd2L4型金属有机笼A。
　　3.对金属有机A笼识别糖类，金刚烷及其衍生物等中性分子进行研究，然后对K2B12F12,F-,Cl-,Br-等一系列阴离子的识别研究。
　　4.对金属有机笼识别B12F122-的原因进行探究，进而改变配体的结构，合成笼子B，对笼子A和笼子B的识别性质进行对比研究，从而确定笼子A选择性识别B12F122-的原因。
　　本文用核磁，质谱，X射线单晶衍射对笼子A和笼子B的结构进行了表征，并且也对笼子A封装客体K2B12F12的主客体结构进行了详细的表征。在研究笼子A和笼子B对物质的识别时用核磁检测。

目录

声明

1 绪论

1.1 金属有机笼

1.1.1使用平面正方形配位金属中心的笼状化合物

1.1.2 具有螺旋和互穿结构的笼

1.2 金属有机笼状化合物的识别

1.3 本论文的立题思想和研究意义

2 实验部分

2.1 主要实验试剂及仪器

2.2笼子A的合成路线及步骤

2.2.1 原料2, 6-二硝基氯苯的合成

2.2.2化合物2的合成

2.2.3配体8的合成及表征

2.2.4 笼子A的合成及其表征

2.3笼子B的合成路线及步骤

2.3.1 化合物15的合成

2.3.2化合物17的合成

2.3.3配体19的合成及其表征

2.3.4 笼子B的合成及其表征

2.4含NO3-的笼子A的合成及其表征

2.5其他配体及其所对应的笼状化合物的合成

2.5.1 配体12 的合成

2.5.2 配体12合成笼状化合物D

2.5.3 Pt(MeCN)4[CF3SO3]2的合成

2.5.4含金属Pt的笼状化合物E的合成

3 结果与讨论

3.1 笼子A 主体的设计、合成及表征

3.2 笼子A的识别性质的研究

3.2.1 笼子A对糖类的识别

3.2.2 笼子A 对中性分子的识别

3.2.3 笼子A对卤素的识别

3.2.4 笼子A对含氧阴离子的识别

3.2.5 笼子A对含苯基阴离子的识别

3.2.6笼子A对K2B12F12 的识别

3.3 笼子B的主体的设计，合成及表征

3.4笼子B的识别性质的研究

3.4.1 笼子B对含苯基的阴离子的识别

3.4.3 笼子B 对K2B12F12 的识别

3.5对笼子A和笼子B 对 K2B12F12 识别原因的研究

3.5.1 配体12 合成笼状化合物D

3.5.2 由配体19合成笼状化合物B

3.5.3 含NO3- 的笼子A的合成

4总结和展望

致谢

参考文献

附录 化合物的NMR、MS质谱