基于环糊精和二茂铁衍生物超分子作用的聚集体系

摘要

囊泡是由两亲分子尾对尾地定向结合形成的封闭双层结构。鉴于囊泡和生物膜具有结构上的相似性,囊泡成为研究生物膜性质的理想模型。此外,囊泡现已应用于纳米材料的制备、药物运输等方面。
　　 超分子化学是研究分子组装和分子间键合的化学,是构筑有序结构的有效方法。环糊精作为重要的超分子主体能与多种有机、无机以及生物分子形成包合物,而这种作用不但受客体本身的尺寸、极性等因素的影响,还受环境如温度、pH以及场效应的影响。因此可以通过选择客体或改变环境等方式调控这种作用。
　　 基于上述思想,本论文设计合成了一系列的客体分子--二茂铁衍生物,并研究了羟丙基环糊精与它们的超分子作用;基于两者之间的超分子作用形成了有序聚集体--囊泡,此囊泡体系对溶剂、氧化还原、外加客体等因素均有响应,为新型超分子功能材料的设计和制备指引了方向。本论文主要包括以下两个部分:
　　 1)首先以二茂铁为原料合成了二茂铁甲醛和乙酰基二茂铁,再以二茂铁甲醛和乙酰基二茂铁以及一系列胺类为原料合成了一系列的二茂铁衍生物,并通过1H核磁共振、13C核磁共振、质谱等手段进行了表征。
　　 2)以羟丙基环糊精(HPβCD)和N,N-双二茂铁亚甲基己二胺(DBF)为原料制备了囊泡体系,并通过动态光散射和透射电镜进行了表征。通过1H核磁共振谱、二维1H-1H相关谱等手段研究了它们之间的超分子作用。通过紫外光谱法研究了HPβCD和DBF在不同溶液中的包合情况,发现当甲醇与水的体积比超过1:4时,包合比由2:1变成1:1,包合常数随着甲醇成分的增多而减小。通过循环伏安法表征发现,HPβCD和DBF的包合对氧化还原有响应,加入氧化剂后囊泡消失。当外加客体与HPβCD的包合能力较强时,囊泡会被破坏。根据实验数据,提出了囊泡形成的可能机理,为设计合成新型的超分子材料提供了一种思路。
　　 本论文的主要创新点包括以下几点:
　　 1)合成了含有不同链长的二茂铁衍生物,便于进一步研究链长对基于超分子作用的聚集体系的影响。
　　 2)制备了基于HPβCD和DBF超分子作用的囊泡体系,并通过紫外双倒数法测定了HPβCD和外加客体的包合常数,研究了外加客体对超分子聚集结构的影响,这在此类研究中尚属首次。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:符号说明

第一章 前言

1.1 环糊精概述

1.1.1 环糊精的结构特点

1.1.2 环糊精衍生物的合成方法

1.1.3 β-环糊精选择性修饰的方法

1.2 环糊精囊泡体系的研究进展

1.2.1 中性环糊精囊泡体系

1.2.2 离子型环糊精囊泡体系

1.2.3 基于包合作用的环糊精囊泡体系

1.3 论文的选题和内容

第二章 二茂铁衍生物的合成

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验试剂与仪器

2.2.2 二茂铁甲醛的合成

2.2.3 N-二茂铁亚甲基衍生物的合成

2.2.4 乙酰基二茂铁的合成

2.2.5 N-(1-二茂铁乙基)衍生物的合成

2.2.6 双头二茂铁衍生物的合成

2.3 小结

2.3.1 反应物摩尔比的选择

2.3.2 反应物活性对反应的影响

2.3.3 淬灭未反应完的硼氢化钠溶剂的选择

第三章 环糊精超分子囊泡体系的研究

3.1 引言

3.2 试剂与仪器

3.2.1 实验试剂

3.2.2 实验仪器

3.3 HPβCD取代度的确定

3.4 HPβCD与BFD的包合比及包合常数

3.4.1 实验部分

3.4.2 结果与讨论

3.5 HPβCD与BFD形成的有序结构的TEM表征

3.5.1 实验部分

3.5.2 结果与讨论

3.6 HPβCD与BFD形成的有序结构的DLS表征

3.6.1 实验部分

3.6.2 结果与讨论

3.7 HPβCD和BFD在不同溶剂中的包合常数

3.7.1 实验部分

3.7.2 结果与讨论

3.8 氧化还原剂对囊泡体系的影响

3.8.1 实验部分

3.8.2 结果与讨论

3.9 外加客体对囊泡体系的影响

3.9.1 实验部分

3.9.2 结果与讨论

3.10 囊泡的形成的机理

3.10.1 实验部分

3.10.2 结果与讨论

3.11 小结

附录

参考文献

致谢

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