具有新型拓扑学结构的轮烷--索烃集成结构体的构筑

摘要

机械键存在于数以万计的分子中，如轮烷、索烃、分子结以及连接子，而这种机械键在探索有趣的体系结构和拓扑结构、分子开关和器件、纳米技术、生物功能的分子机器、药物传输以及基于机械互锁结构的材料科学都引起了相当大的兴趣。因此，有着新颖结构的机械互锁分子的设计和构建成为了超分子化学和自组装研究领域最受欢迎的研究之一。在过去的几十年里，伴随着机械互锁分子的巨大发展，轮烷和索烃这两大普遍的机械互锁分子已经从单个简单的结构演变到复杂的以及聚合结构。总的来说，在针对于在分子机器和器件上潜在的应用价值以及对拓扑结构的需求，关于构建新型的机械互锁结构的研究成为了一个热门的课题。其中轮烷和索烃作为两种基础的拓扑学网状结构，普遍被用来形成融合更为复杂的结构。 本论文的研究主要包括两个部分:一是基于氮杂冠醚的轮烷-索烃集成结构体的构筑;二是基于葫芦脲[6]和氮杂冠醚的[2]准轮烷[2]索烃的构筑。 研究结果总结如下: 1.首先合成一系列的新型铵盐骨架，这些骨架是包含有一个线性的二级铵盐结合位点被用来构架轮烷，同时也包含一个环形的二级铵盐结合位点来构建索烃，紧接着，通过动力学的共价化学，合成了一系列的轮烷-索烃集成结构体。其中氮杂冠醚是通过模板导向夹套法分别结合在线性和环形的二级铵盐位点上。研究结果表明这种新型的构架骨架能够高效地组装。 2.类似地，设计合成包含有两个线性的二级铵盐结合位点，同时也包含一个环形的二级铵盐结合位点的铵盐结构，其中这个铵盐的线性部分没有封端是为了能够通过穿线方法引入CB[6]，从而形成准轮烷，随后通过核磁实验证明环型铵盐结合位点通过夹套法形成索烃部分，从而构建出热力学稳定的准轮烷-索烃。 总而言之，这些研究为未来研究复杂的堆积结构或者多拓扑学单元的聚合物提供了一些实验依据。

目录

声明

摘要

1．1超分子化学

1．1．1超分子化学的起源与基本概念

1．1．2化学拓扑学在超分子化学中的应用

1．2基于冠醚衍生物的互锁结构的研究进展

1．2．1基于冠醚衍生物的轮烷

1．2．2基于冠醚衍生物的索烃

1．3基于葫芦脲的互锁结构的研究进展

1．4立题思想

第二章基于氮杂冠醚的轮烷-索烃集成结构体的构筑

2．1前言

2．2实验部分

2．2．1 [2]Rota[2]catenane 2-14a和2-14b的合成路线

2．2．2 [2]Rota[2]catenane 2-14a和2-14b的实验步骤

2．2．3 [3]Rota[3]catenane 2-16a和2-16b的合成路线

2．2．4 [3]Rota[3]catenane 2-16a和2-16b的实验步骤

2．2．5 [4]Rota[4]catenane 2-17a和2-17b的合成路线

2．2．6 [4]Rota[4]catenane 2-17a和2-17b的实验步骤

2．3结果与讨论

2．4小结

第三章基于葫芦脲[6]和氮杂冠醚的[2]准轮烷[2]索烃的构筑

3．1前言

3．2实验部分

3．2．1 [2]pseudorota[2]catenane 3-5合成路线

3．2．2 [2]pseudorota[2]catenane 3-5的实验步骤

3．3结果与讨论

3．4小结

第四章结论与展望

参考文献

附录

发表论文情况

致谢