新型瓜环的合成及其对阴离子识别的应用

对阴离子识别的主客体化学是当今超分子化学研究的热点。针对传统改性瓜环合成上的局限性，本课题拟以（取代）苷脲和各种醛为合成原料，添加恰当的模板剂（碱金属阳离子），优化有机反应条件，合成并分离得到亚甲基桥上的氢被其它基团取代的新型瓜环。根据新型瓜环内腔大小的不同以及疏水性质上的差异，选择性地包结阴离子，达到识别和分离阴离子的目的，研究二者相互识别前后荧光信号的变化，寻找其中规律以期在荧光化学传感方面获得应用。利用新型瓜环端口方向识别配位具有潜在光致变色性能的大体积杂多酸阴离子，形成超分子配位化合物，从分子水平到纳米层次上研究和发展具有光致变色性能的无机－有机杂化功能材料。该课题的实施有助于丰富超分子化学的研究内涵，促进瓜环化学的研究和应用。

作为超分子化学中的一种大环主体化合物，瓜环以其独特的刚性疏水空腔和极性羰基氧端口，受到人们极大关注。最近几年瓜环被用来识别包结阴离子。主要原因是阴离子在合成、催化、环境污染和循环等方面有重要作用。对阴离子选择性识别和包结通常要求考虑三个方面的因素：体积大小、形状匹配和能量稳定。.我们利用形状匹配原则，合成表征了四个TMeQ[6] 和碱金属离子形成的分子胶囊结构，讨论了TMeQ[6]对醋酸根阴离子CH3COO– 的选择包结作用。利用变温核磁考察了溶液中TMeQ[6]和醋酸根阴离子CH3COO– 的主客体相互作用。.从理论上讲，当瓜环的空腔足够大时，一个瓜环的空腔有可能包结两个甚至多个阴离子。最近我们的实验结果证实了该理论，在Q[8]与某金属离子形成的分子胶囊中，同时包裹了两个三角形的NO3-，它们以阴离子水簇的形式[(NO3)2(H2O)8]2-存在。.除了利用瓜环的分子内空腔来识别包结阴离子外，我们的研究还表明，通过瓜环的配合物堆积形成的分子间空腔也有可能利用来包结阴离子，形成离子管道。例如，Q[5]和Pb2+， Hg2+等形成的配合物堆积形成的一维管道，被利用来包结八面体的 [PbCl6]4-和四面体的[HgCl4]2-阴离子。.除了利用瓜环识别包结阴离子之外，我们还开展了瓜环在构筑MOF、手性配合物、有机客体分子识别等方面的研究，相关的研究结果发表在Chemistry Communications, CrystEngComm，Inorganic Chemistry，RSC Advances, European Journal of Organic Chemistry, European Journal of Inorganic Chemistry等期刊上。该课题的实施丰富了超分子化学的研究内涵，促进瓜环化学的研究和应用。.