含卤素杯[4]芳烃衍生物的合成及其对金属离子萃取性能的研究

摘要

杯芳烃是一类具有独特空穴结构的环状化合物，它具有空腔可调、构象可变以及易于修饰的特点，被认为是继冠醚和环糊精之后的第三代超分子主体化合物。本论文参考文献方法合成了杯[4]芳烃，并在杯[4]芳烃的下缘部分进行了化学修饰，将卤素原子引入到杯[4]芳烃的结构中，分别制得了25，27-二羟基-26，28-二(2’-溴乙氧基)杯[4]芳烃3；5，11，17，23-四叔丁基-25，27-二羟基-26，28-(2’-溴乙氧基)杯[4]芳烃4；5，11，17，23-四叔丁基-25，27-二羟基-26，28-(3’-溴丙氧基)杯[4]芳烃5；5，11，17，23-四叔丁基-25，27-二羟基-26，28-(4’-溴丁氧基)杯[4]芳烃6；5，11，17，23-四叔丁基-25，27-二羟基-26，28-(2’-氯乙氧基)杯[4]芳烃7和从未见报道的5，11，17，23-四叔丁基-25，27-二羟基-26，28-(4’-碘丁氧基)杯[4]芳烃8。所有化合物都经过IR、1NMR表征，确认为目标产物。通过对杯[4]芳烃1的修饰，将具有能与金属离子进行识别的功能基团引入到杯芳烃的结构中，为研究它们对金属离子的识别和配位作用提供了原料。
　　 本文采用溶剂萃取法研究了杯[4]芳烃衍生物对Ag+、Cu2+、Cr3+三种金属离子萃取作用，实验在CH2Cl2-HNO3体系中进行，观察不同萃取剂浓度对萃取分配比的影响，在此基础上计算了萃取的平衡常数；实验从萃取剂种类、水相中金属离子存在的环境以及离子尺寸与萃取剂尺寸的匹配性三个方面分析了它们对萃取结果的影响，得到以下结论：杯[4]芳烃衍生物7、4、8分别对Cr3+、Cu2+、Ag+的萃取效果最好，最高萃取率分别为83.53％，80.68%和89.16%。
　　 用软硬酸碱理论及杯芳烃下沿空腔大小与金属离子半径大小是否匹配，对杯芳烃衍生物对金属离子的萃取选择性进行了解释，同时也探讨了强酸性条件下反萃取金属离子的可行性。最后对本论文的工作进行了总结，讨论了本论文工作的不足，并对本论文研究内容的应用前景进行了展望。