离散型三维组装体的制备与表征

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摘要超分子化学为现代有机合成提供了新的研究思路，将超分子化学的研究成果引入其中，可以合成得到用传统有机合成方法不可能得到的新型拓扑结构分子。本文概述了基于配位驱动自组装和主客体化学制备的离散型三维组装体，并展望了他们在纳米功能材料和分子机器等领域中的应用。我们采用主客体识别和金属配位驱动自组装的正交组合策略，在配位键、氢键、π-堆积、电荷转移等多重非共价键作用的协同下，采用4种不同的化合物共13个组分自组装形成了一系列三维组装体结构，通过NMR、MS-ESI、紫外、荧光等表征了此结构，并研究了所制备的三维组装体与晕苯的主客体识别作用。44022

毕业论文关键词：超分子化学；主客体化学；自组装；三维组装体

Abstract Supramolecular chemistry can provide new strategies for modern organic synthesis. By using supramolecular self-assembly, it is possible to synthesize a variety of chemical entities with complex topology which cannot be easily obtained by using conventional organic synthesis methods. This article outlines the synthesis of discrete three-dimensional assemblies based on coordination driven self-assembly and host-guest chemistry, the application of discrete three-dimensional assemblies in functional nanomaterials and molecular machines. A few of three-dimensional assemblies were fabricated from 13 total molecular components from four unique species, by utilizing the orthogonal strategy of coordination driven self-assembly and host-guest recognition and under the cooperative multiple non-covalent interactions, such as metal coordination bonds, hydrogen bonds, π-stacking, and charge transfers. These three-dimensional assemblies were characterized by NMR, MS-ESI, UV, and fluorescence. The host-guest recognition between the assemblies and coronene was also studied.

Keywords: Supramolecular chemistry; host-guest chemistry; self-assembly; three-dimensional assembly

1前言··4

2研究内容6

3实验部分·7

3.1实验仪器··7

3.2试剂7

3.3实验步骤··8

3.3.1化合物2的合成·8

3.3.2化合物6的合成·8

3.3.3三维组装体的制备·9

4结果与讨论··9

4.1化合物5的表征分析·9

4.2三维组装体的表征与分析··10

5总结与展望·17

参考文献18

致谢19

1 前言

分子的自组装是由单个到多个，无组织到有组织，开放到闭合的一个反应的过程。分子的自组装体系是非常有规律的，有组织的，具有功能化的系统。目前很多研究者都在分子自组装领域进行探索，并且期望能够创造出新型的化合物，并且具有其独特的物理和化学性质，利用其自组装体系和组装体成为化学、物理、生物、材料、制造、纳米等领域的承载体，于是自组装已经成为最近这些年国内和国际科技界普遍关注的一个热点。

说到分子自组装，则必然少不了超分子体系。关于“超分子”一词是由20世纪30年代，德国Wlof等人第一次提出来，用来描述关于分子络合而形成的稳定体系。但真正使超分子体系成为研究热点的却是在1978年，法国的Lehn等人提出了一个在自组装领域具有跨时代意义的概念：“基于共价键存在着分子化学领域, 基于分子组装体和分子间键而存在着超分子化学”。即简称为“超分子化学”。于是研究者们开始向着这个未知领域的方向开始积极探索，在此后20多年里，科技不断进步，超分子化学已经形成了自己独特的理论和体系，如分子识别、分子自组装、超分子器件、超分子材料等。并且超分子还依然存在着巨大的潜力，它在生物、化学、物理等领域也有很好的融合性，超分子目前已经是21世纪前沿技术的一个研究方向。