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《贵州大学》 2018年
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全羟基取代六元瓜环与Keggin型杂多酸相互作用及性质研究

夏西  
【摘要】:瓜环(Cucurbit[n]uril,Q[n]),是一类新型大环笼状主体化合物,瓜环的疏水空腔能包结有机物等客体分子,两个布满极性羰基氧原子的端口能与金属离子及带正电基团进行作用,而瓜环的外壁具有很强的正电性,可与阴离子或带负电的基团进行作用。由于普通瓜环溶解性较差,制约了瓜环化学的研究,瓜环的改性已成为瓜环化学新的研究热点。杂多酸(heterpolyacids,HPAs),亦称为多金属氧酸盐(polyoxometalate),是由多种含氧酸如钼酸、钨酸、磷酸、硅酸等缩合而成。杂多酸具有酸性和氧化还原性,易溶于水及含氧有机溶剂,独特的结构及优异的性能使其在催化、分离、识别、吸附等研究领域中展现了良好的应用前景。文献及前期工作表明,建立在瓜环外壁作用基础上的瓜环-杂多酸超分子自组装体不仅保持了瓜环与杂多酸原有的结构特征,也保持了杂多酸的酸性、催化,氧化等多功能特性。其相互作用的驱动力源于瓜环外壁正性静电势与杂多酸阴离子间的离子偶极作用。本论文选择具有多作用位点的全羟基取代六元瓜环(OH_(12)Q[6])与Keggin型杂多酸(HPAs)如磷钼酸(H_3PMo_(12)O_(40),PMo_(12))、磷钨酸(H_3PW_(12)O_(40),PW_(12))、硅钨酸(H_4SiW_(12)O_(40),SiW_(12))为构筑模块,对OH_(12)Q[6]–HPAs自组装作用的结构特征、作用模式及功能性质进行了考察,以期为OH_(12)Q[6]–HPAs超分子自组装体系的实际应用提供理论依据。在本工作中,全羟基六元瓜环{(HO)_(12)Q[6]}被选作为构建模块,在3.0 mol和6.0 mol的HCl水溶液中分别收集不同的固体单晶。单晶X射线衍射分析表明,两种(HO)_(12)Q[6]略有不同。在这些盐酸浓度下,得到了多孔化合物(A和B),A在3.0 M水溶液中,B在6.0 M水溶液中得到。与以前报道的Q[n]基多孔化合物不同的是,Q[n]基多孔化合物对甲醇有较好的选择性吸附,而(HO)_(12)Q[6]基多孔化合物对多氯甲烷有较好的选择性吸附。在目前的工作中,全羟基六元瓜环{(HO)_(12)Q[6]}和Keggin型杂多酸盐HPAs,例如[PMo_(12)O_(40)]~(3?),[PW_(12)O_(40)]~(3?)被选择作为基本的构建模块,(HO)_(12)Q[6]与所选的HPAs的相互作用在不同HCl浓度下得到了两种超分子组装体,(HO)_(12)Q[6]与所选的HPAs阴离子的杂合物都是从(HO)_(12)Q[6]-HPAs-HCl(1M)体系中得到的,然而无HPAs物种的(HO)_(12)Q[6]超分子组装体是从(HO)_(12)Q[6]--HPAs-HCl(6M)体系中得到的。这一过程可能提供一条接收和释放HPAs的途径。而且,这两种(HO)_(12)Q[6]基超分子组装体通过吸收不同的荧光染料可以得到固态的荧光色素。此外,(HO)_(12)Q[6]/HPAs基超分子组装体对水溶性染料的酯化和降解具有催化活性;对挥发性有机化合物或不同荧光物质的吸附性能,产生固态吸附材料或荧光材料;光致变色特性对颜色变化的光化学响应。
【学位授予单位】:贵州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:O641.3

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【参考文献】
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