论文部分内容阅读
瓜环（Q[n]s）同冠醚、环糊精、杯芳烃一样归于大环家族,其拥有极性端口和疏水性的空腔,其结构高度对称。由于主客体化学主要针对弱相互作用力（非共价键间的）来展开研究,所以瓜环凭借其独特的结构在主客体化学中的应用越来越广泛。但是普通瓜环的溶解性比较差,充分限制了瓜环研究的发展。所以对溶解性优异的环戊基瓜环的研究与应用能够补全这一短板。含氮杂环类化合物有着独特的高内吸性、低毒性以及生物活性,是众多农药及医药结构的基本组成单元。所以本文以含氮杂环类化合物为客体,以全取代环戊基六元瓜环为主体,对它们之间的主客体作用进行研究和探讨,对它们在生物科学、材料科学等领域的应用价值进行挖掘。1.选择了六种烷基咪唑盐（g1、g2、g3、g4、g5和g6）作为客体,并利用1H NMR、质谱、ITC等方法研究了液相中CyP6Q[6]与客体g1、g2、g3、g4、g5、g6的相互作用。实验结果表明,CyP6Q[6]与这些客体各形成了1:1的包合物。对于CyP6Q[6]–g1,g1完全进入CyP6Q[6]的空腔内;CyP6Q[6]–g2、CyP6Q[6]–g3、CyP6Q[6]–g4有相似的作用模式,即客体的烷基链进入了CyP6Q[6]的空腔。CyP6Q[6]–g5的相互作用是比较有趣的,因为g5的烷基链是弯曲的,允许整个客体分子进入CyP6Q[6]的空腔内。对于CyP6Q[6]–g6,g6的咪唑环端和部分烷基链进入了CyP6Q[6]的空腔中,并且呈现弯曲状态。g2和g3配合物的晶体结构与液相中的现象一致,即g2和g3的烷基链进入了瓜环的空腔内。2.选取一系列苯并咪唑类化合物（ga、gb、gc、gd、ge、gf和gg）作为客体,研究了环戊基六元瓜环与ga–gg的主客体作用,采取的表征方法有1H NMR、紫外光谱、ITC、质谱和X射线单晶衍射。研究表明:七种苯并咪唑类化合物均能与瓜环发生相互作用,形成1:1的包合物。不同的是由于所带基团的不同,客体进入瓜环空腔的部分也随之产生变化。液相中,ga的苯并咪唑部分被包结在CyP6Q[6]的空腔中,而氨基所处的位置不能通过核磁来确定。对于gd、ge和gg,他们的作用模式与ga类似,同为客体的苯并咪唑部分进入了瓜环的空腔,但能确定R基（羟甲基、甲基和哌啶基）的位置,即均位于CyP6Q[6]的端口外。gb与CyP6Q[6]的作用模式有两种,苯并咪唑和苯环交替进入瓜环的空腔。gc和gf的作用模式相同,均为R基（吡啶基、噻唑基）包结在CyP6Q[6]的空腔内,苯并咪唑位于CyP6Q[6]的端口外。固态下:ga–gg与CyP6Q[6]的结合比与液态相同,均为1:1。在CyP6Q[6]–ga晶体中,能够看到苯并咪唑部分位于CyP6Q[6]空腔内,而氨基则位于CyP6Q[6]的端口。得到的CyP6Q[6]–gb晶体为液态下第一种作用模式,即苯并咪唑部分进入瓜环空腔、苯环位于瓜环端口外。CyP6Q[6]–gc、CyP6Q[6]–gd、CyP6Q[6]–ge、CyP6Q[6]–gf和CyP6Q[6]–gg晶体与液态情况相同。3.选取反-1,2-二（4-氯化吡啶基）乙烯（G）为客体,研究了环戊基六元瓜环（CyP6Q[6]）与G的主客体作用及应用。通过核磁氢谱、紫外光谱、荧光光谱和等温量热滴定法对其主客体作用进行了表征。结果表明,CyP6Q[6]与G形成了1:1的包合物,结合常数为4.028×106L·mol-1。在此基础上,构建了荧光探针G@CyP6Q[6],并在水溶液中通过荧光光谱法对其金属阳离子识别能力进行了研究。在中性环境下,探针G@CyP6Q[6]对Hg2+具有高效专一的选择性,具有较强的抗金属阳离子干扰能力。Hg2+在浓度为2.0×10-6-1.0×10-5mol·L-1的范围内能够与该探针溶液荧光强度值呈现一个良好的线性相关性（R2=0.9911）,其检出限为5.603×10–9mol·L-1,对用于检测水溶性体系中微量Hg2+具有重要意义。