新型杯吡咯超分子组装体及其性能研究

• 作 者: 刘凯
• 机 构: 中国科学院兰州化学物理研究所
• 出 处: 中国科学院兰州化学物理研究所
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 超分子组装体 氨基酸 比色化学传感器 杯吡咯 分子识别

以分子识别和分子间相瓦作用为基础设计构筑化学传感器已成为分子识别化学研究领域的热点课题。本论文是以杯吡咯大环化合物为研究对象，在比较系统地综述了杯吡咯分子识别及其在传感器和分离分析技术等方面的应用研究进展的基础上，开展了杯吡咯作为π电子给体的新型超分子组装体及其性能的研究工作。通过实验研究，揭示了杯吡咯阴离子识别过程中的阳离子效应，建立了π-π电荷转移作用驱动的新型杯吡咯—醌超分子体系，进一步发展和完善杯吡咯分子识别作用机理，在此基础上，研究构建了一类基于杯吡咯-醌超分子组装体的新型比色化学传感器。本论文的主要研究内容包括以下几方面：　　
1.设计合成了系列杯吡咯及其衍生物，并对化合物的结构进行了表征。　　
2.采用紫外可见光谱分析方法，系统研究了杯吡咯作与四烷基季铵盐的相互作用。实验结果表明杯吡咯主体分子除了以多点氢键作用选择性键合阴离子客体外，还能够以吡咯环构成的富电子空腔通过阳离子-π堆积作用选择性结合季铵阳离子。杯吡咯具有离子对受体的功能，阳离子的辅助作用模式有利于增强杯吡咯阴离子键合能力。　　
3.采用谱学方法，研究了杯吡咯与对苯醌(p-BQ)、四氯苯醌(TCBQ)、二氯二氰基苯醌(DDQ)、四氰基乙烯(TCNE)、四氰对苯醌二甲烷(TCNQ)等醌类化合物的分子间相互作用，揭示了以π-π电荷转移相互作用驱动的新型杯吡咯超分子体系的形成机理。　　
4.研究了新型杯吡咯-TCBQ超分子组装体对阴离子、氨基酸和有机胺分子的比色识别性能及其作用机理，构建了基于杯吡咯—醌电荷转移组装体的比色化学传感器。实验结果表明，在含水体系中，杯吡咯-TCBQ超分子组装体能够选择性的比色识别碱性氨基酸(His、Arg、Lys)、脂肪胺和碱性阴离子(CO32-、HCO3-、PO43-和HPO42-)。