新型荧光Klärner分子夹的设计、合成与性能研究

摘要

随着超分子化学的发展，分子识别在化学、生物学、信息学及材料学中发挥着愈来愈重要的作用。为了使分子识别所包含的信息简单而有效地向外界传递，可通过巧妙设计的分子器件所发出的光学信号来表达这种信息。这些分子即所谓的荧光化学传感器。荧光传感器能够将分子识别的信息转换成荧光信号，而基于主客体作用机制设计、制备的各种荧光传感器也是化学传感器研究的一个重要方面。本论文基于双功能集成策略，在Kl(a)rner刚性分子夹主体的基础上，通过引入炔基荧光发色团，设计、合成了一系列新颖的荧光Kl(a)rner分子夹;并研究了它们对各种中性分子和金属阳离子的识别和荧光传感性能。另外，还对意外发现的双吡嗪八元环分子夹的识别性能进行了研究。
　　具体内容如下:
　　第一部分:综述了近年来能够识别中性客体的荧光分子夹主体的研究进展，对该类分子夹的发展前景进行了展望，并由此提出本论文的设计思路。
　　第二部分:通过Sonogashira偶联反应将芳香乙炔引入到Kl(a)rner刚性分子夹主体上，设计、合成了四个新颖的荧光分子夹Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。并通过代表性化合物的X-ray单晶衍射进一步确证了结构。通过荧光光谱滴定研究了该类分子夹对金属阳离子和中性分子的识别性能。结果表明，该类荧光分子夹对Fe3+都具有高选择性响应，其中两个分子夹Ⅱ和Ⅲ还对Hg2+表现出高选择性响应。除此之外，这类荧光分子夹还对2，4-二硝基苯酚和1，2，4，5-四氰基苯两个中性芳香性客体表现出较高的选择性响应，最后本文对可能的荧光识别机理进行了推测。
　　第三部分:通过X-ray单晶衍射确证了意外获得的“马鞍型”吡嗪八元环分子夹的结构。通过识别性能研究发现，该分子夹对于对硝基苯胺和7，7，8，8-四氰基对苯二醌二甲烷(TCNQ)两个中性芳香性客体表现出很高的选择性识别性能，是一个潜在的分子夹主体。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 分子夹的概念、发展历程及其类型简介

1．2．1 分子夹的概念

1．2．2 概念的衍生

1．3 刚性分子夹

1．3．1 甘脲骨架

1．3．2 刚性拱形骨架

1．3．3 刚性Kagan醚类和手性Tr?ger碱骨架

1．3．4 识别富勒烯的凹面多环芳香烃类

1．4 具有灵活边墙的富电子分子夹

1．4．1 具有下垂松萝酸单元的富电子分子夹

1．4．2 具有下垂芘单元的富电子分子夹

1．4．3 具有下垂四硫富瓦烯单元的富电子分子夹

1．5 含有卟啉的分子夹

1．5．1 由刚性臂连接的共面双卟啉

1．6 课题的提出

第二章 基于Kl?rner分子夹的设计与合成

2．1 引言

2．2 合成策略

2．3 实验部分

2．3．1 主要测试仪器

2．3．2 主要试剂

2．3．3 主要中间产物的合成

2．3．4 中间体端炔的合成

2．3．5 荧光分子夹的合成

2．4 结果与讨论

2．4．1 目标化合物合成中的几个问题

2．4．2 目标化合物的结构鉴定及波谱分析

2．4．3 代表性目标化合物的单晶衍射分析

2．5 小结与展望

第三章 Kl?rner分子夹主体荧光分子夹的性质研究

3．1 目标化合物的识别性能研究

3．1．1 实验设计

3．1．2 实验试剂

3．1．3 实验仪器

3．1．4 测试条件

3．2 结果与讨论

3．2．1 化合物Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ对金属阳离子的选择性实验

3．2．2 化合物Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ对中性客体的选择性实验

3．3 本章小结

第四章 “马鞍型”双吡嗪八元环分子夹的合成和性质研究

4．1 引言

4．3 实验部分

4．2．1 中间体2，3-双二溴甲基吡嗪/吡啶的合成

4．2．2 目标产物的合成

4．3 结果与讨论

4．3．1 目标化合物的结构表征

4．4 目标化合物Ⅴ对中性客体的识别

4．4．1 实验设计

4．4．2 实验试剂

4．4．3 实验仪器

4．4．4 测试条件

4．4．5 结果与讨论

4．5 本章小结

参考文献

附录

致谢