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超分子化学特别是基于主客体互补关系的分子识别是当前研究的热点之一,通过分子自组装形成特定结构的超分子有序体和对各种客体分子(如离子等)的选择性识别是其中重点研究的两大领域。在前人工作的基础上,我们作了如下几方面的工作:
一、设计并合成了一类基于双吡咯二酰肼的化合物,这类化合物具有丰富的氢键作用位点,构象易于扭曲,两分子的该类化合物很容易通过氢键自组装形成双螺旋。通过X-射线衍射、1HNMR和CD光谱的分析确定,无论是在溶液中还是固态下,它都能以稳定的双螺旋存在。更有意义的是,用不同方法制备双螺旋超分子,能分别得到左旋和右旋的双螺旋,从而实现对螺旋方向的控制。无论是左旋还是右旋的双螺旋,在溶液状态下都有圆二色产生,并且其康顿效应的方向和单晶测得的双螺旋的绝对构型是一致的。
二、研究了一类基于吡唑的阴离子受体1-3对阴离子特别是氟离子的识别作用,该类受体的结构里同时含有吡唑、吡咯和酰胺等具有阴离子识别性能的基团。研究发现该类受体对于氟离子具有很强的亲和力,通过紫外-可见吸收光谱、荧光光谱和1HNMR确定了该类受体与氟离子作用的结果去质子,而在存在吡唑、吡咯和酰胺等多个氢给予基的条件下,氟离子会优先夺走吡唑N-H。通过改变受体上的取代基,可以控制该类受体对阴离子的作用能力,从而控制对氟离子的选择性。
三、研究了一类基于吡咯-异噁唑的阴离子受体4,5对氟离子的识别作用。异噁唑衍生物具有很强的生物活性和药学活性。该类受体与氟离子作用的方式也是去质子化,作用的位点是吡咯NH。通过和吡唑类受体的比较,可以知道异噁唑类受体与阴离子的作用能力比吡唑类受体更强,选择性则相对较差。通过改变受体上的取代基,同样可以控制该类受体对阴离子的作用能力和改变对氟离子的选择性。
四、研究了吡唑类和异噁类受体对于金属离子的识别能力。这两类受体对于几种特定金属离子的络合能力较强。吡唑类受体1-3都能与Hg2+与Cu2+作用,同时,受体1还能与Ag+,受体3还能与Ni2+,Co2+,Ag+等离子作用。通过滴定实验测得这类受体与Hg2+可以形成1:1的络合物,而与另外几种金属离子以1:2的结合比络合:异噁唑受体4和5对于金属离子的识别能力相对较差,受体4只能对Hg2+产生响应,受体5只能对Hg2+和Cu2+产生响应,这虽然有利于专一性识别某种离子,但是灵敏度太差,而且得到的还是不稳定的络合物。