基于瓜环的阴离子荧光识别及其配合物的合成、表征与性质研究

【摘要】： 瓜环(cucurbit[n]uril)是一类具有穴状空腔的大环化合物,它是继冠醚、环糊精和杯芳烃之后的又一备受瞩目的主体分子化合物。由于其特有的结构与性质以及它在未来的应用前景,使得瓜环越来越受到科学家们的青睐。目前,人们对瓜环的合成、主客体性质(分子识别、分子开关、具有特殊结构分子器件的组装和超分子组装)进行了广泛而深入的研究,并且在瓜环的应用方面取得了巨大的进展。 本论文在文献调研的基础上,首先在第一章就瓜环及其同系物、衍生物的结构与基本性质,瓜环在分子识别、分子容器、分子包结方面的主客体化学方面的最新进展进行了全方位的综述。 其次,本论文利用荧光光谱法研究了DMQ5、Q8与各种阴离子的相互作用,发现了不同空腔大小的瓜环对阴离子的包结情况有很大差别,还发现质子在瓜环包结阴离子的过程中影响重大。具体内容包括以下两章: 第二章主要研究DMQ5和氯离子以及硝酸根离子之间的相互作用。实验发现,在以酸作为阴离子源的时候,DMQ5能包结阴离子而产生荧光猝灭现象;而在以季铵盐作为阴离子源的时候,荧光没有发生猝灭的现象。这表明,质子存在直接影响瓜环对阴离子的包结情况。 第三章讨论的是Q8对氯离子、硝酸根离子和硫酸根离子的识别情况。实验表明,Q8可以选择性识别硝酸根离子,而且由于空腔体积较大,Q8还可以多步包结硝酸根离子。 最后还研究了分别基于DMQ5和Q6形成的化合物,发现由于空腔体积的差别,使得它们与阴离子的相互作用也具有很大差别,DMQ5可以包结一个氯离子并与金属离子配位形成“分子碗”,而Q6则不包结氯离子,而是通过钠离子连接形成一个二聚体或者是包结季铵盐阳离子的结构存在。这表明瓜环对阴离子的包结必须尺寸合适,静电相互作用在瓜环包结阴离子形成分子碗的过程中起了非常重要的作用。