摘要超分子化学为现代化学合成和材料制备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。过渡金属具有配位驱动自组装的性质，再有穴醚/百草枯主客体化学。本文将这两者相结合，选用4种不同的化合物，总共10个组分，自组装合成了1种新型的索烃。这个过程利用了4,4’-双吡啶基衍生物双间苯-32-冠-10三桥穴醚的识别原理，利用了配位键、氢键相互作用，以及π-π堆积作用等等多重非共价键作用力的作用。此类多组分多作用力协同的组装方法为复杂分子器件和材料的制备提供了一种新方法。71061

毕业论文关键词：超分子化学；主客体识别；机械互锁结构；索烃；穴醚

Abstract Supramolecular chemistry gives us new inspiration for modern organic synthesis and construction of materials. The introduction of the accomplishments in the field of supramolecular chemistry facilitates the preparation of novel molecules with new topologies, which are impossible to be made via traditional organic synthetic methods. Herein we exploit the orthogonality of coordination-driven self-assembly and host−guest complexation to obtain a catenane based on a well-developed recognition motif of 1,2-bis(pyridinium)ethane/BMP32C10-based cryptand. This exemplary system organizes up to 10 molecules in solution to afford a single supramolecular ensemble. 

Keywords: Supramolecular chemistry; Host-guest recognition; Mechanically interlocked structures; Catenanes; Cryptands

目    录

1前言·4

2研究内容·5

2.1三桥穴醚主体的制备·5

2.2 矩形超分子结构和[3]索烃的制备·6

3实验部分·6

3.1实验仪器·6

3.2实验材料和试剂·6

3.3实验步骤·7

三桥穴醚的合成7

矩形超分子组装体的合成8

[3]索烃的合成9

4结果与讨论·9

4.1三桥穴醚主体的表征·9

4.2矩形超分子组装体的表征·12

4.3 [3]索烃的表征14

4.4 [3]索烃中主客体化学的研究·16

5总结与展望19

参考文献·20

致谢22

1 前言

从1967年Pedersen无意间发现冠醚算起，超分子化学已有几十年的历史了。经过四十多年的发展，超分子化学已经成为化学的一个重要分支[1]。这种超分子化学，是建立在分子间弱相互作用力的基础上，已经成为如今化学这一学科的重要组成部分，也成为了现在科技发展的重要方向。论文网

近几十年来，超分子化学得到了快速的发展。致力于研究多个分子，通过非共价键作用形成功能体系，超分子化学的出现为解释和模拟自然界协同自组装提供了有力的手段。经过比较，传统化学是研究共价键的方面，超分子化学的研究的是分子间作用力，我们发现这两者有所不同。氢键、配位键、范德华力、亲-疏水作用以及π-π堆积作用等等，都是超分子化学所研究的。这些分子间作用力都比较弱，并且具有一定的可恢复性[2]。如果想要形成构造稳固、复杂有序的超分子体系，并且体系要具备特定性能，那么就需要用到这些分子间的相互作用力。多作用多组分协同驱动自组装现象在自然界中普遍存在，它是大自然和生命体构造的一种基本形式。

在超分子化学中，基于冠醚及其衍生物的主客体识别与自组装是我们研究超分子化学的重要研究方向之一。冠醚是第一代超分子大环主体。穴醚（cryptands）是冠醚的衍生物，是新一代超分子有机小分子主体[3]。它最早是由Lehn在1968年提出来的，用来描述具有穴状空腔的三桥穴醚。穴醚最初的制备目的是提高其与金属阳离子的络合能力。由于穴醚中引入了更多的结合位点及其三维立体结构的预组织效应，因此它们与客体分子如百草枯的络合能力是其相应冠醚的103-104倍，例如，在丙酮中基于双间苯-32-冠-10的穴醚与客体paraquat的络合常数是双间苯-32-冠-10的冠醚与客体paraquat络合常数的9000倍左右。