新型功能化离子液体的构筑及其阴离子识别功能

阴离子在化学和生命科学中具有重要作用, 发展对特定阴离子具有单一选择性的接受体已成为超分子化学的一个研究热点。本项目利用离子液体的物理化学性质与其阴离子密切相关的特点, 通过客体阴离子与离子液体阴离子的交换而识别阴离子。课题采用化学修饰的方法将氢键供体嫁接到离子液体阳离子上,合成能提供氢键、静电和离子型氢键等多重结合位点的离子液体接受体；研究该类离子液体接受体对生命科学中具有重要意义的复杂阴离子(如:ATP, ADP, 吲哚乙酸、柠檬酸等)的识别。 通过紫外、荧光、核磁共振、X-ray 单晶衍射和分子模拟等方法, 确定离子液体接受体与客体阴离子的结合模型, 揭示多重结合位点的识别机理。

含有苯并咪唑鎓、Perimidinium等离子型受体具有良好的有机相和水相的溶解性，作为氢键供体，可以与脲基等传统的氢键供体在阴离子识别中起到协同作用。本项目设计、合成了多种类型的离子型受体，并通过构筑不同的空间构型，引入不同键合基团，实现多种离子特别是H2PO4-和铬酸根的高效识别，主要研究内容和重要成果如下：. (1) 合成了荧光基团嫁接的亲水离子型受体，通过内滤效应(IFE)实现了纯水相中高效、高选择性识别和检测铬酸根。首次提出了计算衡量内滤效应大小（内滤效应常数）的方法。. (2) 合成了系列的苯并咪唑鎓大环阴离子受体，研究了环的大小、刚性以及键合位点对阴离子识别性能的影响。实现了对H2PO4-的高选择性的比率识别。. (3) 合成了同时含有苯并咪唑鎓和脲基等多个键合位点的钳形阴离子受体，研究了多键合位点的协同识别作用，通过调变受体分子的结构，分别实现了H2PO4-、F-以及二羧酸阴离子的高选择性识别。. (4) 合成了新型的Perimidinium阴离子受体，以Perimidinium基团上C(2)–H为键合位点实现了高选择性识别AcO-。