二茂铁型表面活性剂与beta-环糊精主客体分子间的相互作用研究

摘要

超分子化学(主客体化学)是当今化学研究新的发展方向之一,其核心内容是主客间体的分子识别和分子间的弱相互作用。而主客体间分子识别和相互作用研究是酶和受体选择性的根基,是分子组装及实现组装功能的基础。正是由于这些重要的意义,研究新型表面活性剂分子聚集体的形成、功能和调控以及分子间弱相互作用规律研究及其与主体化合物间的包络作用成为当今的热点方向。
　　 本文设计合成了三种二茂铁型表面活性剂,对其结构进行了表征。采用电导率、表面张力、循环伏安及核磁氢谱等多种方法研究了β-环糊精作为主体与客体分子二茂铁型表面活性剂之间的作用。通过探讨β-环糊精分子对二茂铁型表面活性剂分子组装聚集性质的影响,比较β-环糊精分子与二茂铁型表面活性剂分子之间以及表面活性剂分子之间的相互作用力的强弱,对体系分子之间的包络或识别过程、包络物的稳定性及包络模式等进行了分析,积极探索混合体系中β-环糊精与表面活性剂分子间主-客体作用的自然规律。测定了两种不同二茂铁型表面活性剂的胶束聚集数,并对不同二茂铁型表面活性剂与β-环糊精之间形成包络物的包络比进行了对比,还对二茂铁型表面活性剂的电化学开关性能进行了研究。这些结果对表面活性剂分子聚集体的形成、功能和调控及控制释放体系研究具有一定的研究意义。本论文作为国家自然科学基金项目(20963007)的一部分,主要研究内容如下:
　　 第一章综述了近年来新型表面活性剂及主体β-环糊精分子与客体表面活性剂分子之间相互作用的研究进展。
　　 第二章在前人的基础上设计并合成了三种二茂铁型表面活性剂并对其结构进行鉴定和表征。
　　 第三章通过电导率法、表面张力法、循环伏安法以及核磁氢谱法研究了主体β-环糊精分子客体与二茂铁型表面活性剂分子之间的相互作用。实验数据表明,β-环糊精与二茂铁表面活性剂[Fc(CH2)6N+(CH3)3Br-](简称FcHTAB,Fc为二茂铁)之间有较强的包络作用,二茂铁型表面活性剂分子的长碳链部分进入到β-环糊精分子的空腔,与周围介质的接触受到了屏蔽,在一定程度上削弱了其胶束的形成:β-环糊精分子与表面活性剂FcHTAB形成了稳定的包络物,包络物近似为1:1包络;我们认为主客体相互包络作用的主要驱动力表现为β-环糊精与二茂铁型表面活性剂分子之间较强的疏水相互作用。对二茂铁表面活性剂FcHTAB体系进行循环伏安测试,其氧化与还原电流的比值倾向为1:1,峰电位差则为60mV左右,而且体系的峰电流与扫描速度呈线性关系,可逆的循环伏安特性良好;β-环糊精分子与表面活性剂FcHTAB分子形成了状态稳定、包络比为1:1的包络物,包络常数为5.46×103L/mol。
　　 第四章通过荧光猝灭法,选择芘作为荧光探针,二苯酮作为猝灭剂,对两种二茂铁型表面活性剂[Fc(CH2)11N+(CH3)3Br-](简称FcUTAB)和[diFc(CH2)11N+(CH3)3Br-](简称diFcUTAB)的胶束聚集数进行测定。通过等摩尔连续变化法研究了β-环糊精与两种二茂铁型表面活性剂的包络比。采用光谱电化学结合表面张力的方法对二茂铁型表面活性剂的开关性能进行了研究。
　　 第五章对全文进行了总结和展望。