新型半瓜环的合成及其超分子化学性质研究

Based on the investigation experience of synthesis, modification, and supramolecular properties of cucurbiturils, we would develop synthetic and supramolecular chemistry of new hemicucurbiturils, involving exploration of supramolecular chemistry of hemicucurbiturils, design and synthesis of new urea and hemicucurbiturils, optimization of synthetic conditions, supramolecular properties of host-guest interactions, molecular recognization, self-assembly and supramolecular functionalization of hemicucurbiturils. The final goal is establishment of a novel platform of supramolecular chemistry of hemicucurbiturils, which is easy to be modified like the cases of Cyclodextrin and Calixaran.

在多年进行瓜环合成、改性，瓜环及半瓜环超分子性能研究的基础上，拟进行新型半瓜环的合成及其超分子化学性质相关研究，包括：半瓜环超分子化学性质的拓展及系统研究；新型半苷脲化合物的设计合成；通过新型半苷脲单元与甲醛的缩合进行新型半瓜环的合成；相关合成条件的优化；新型半瓜环的主客体相互作用、分子识别、超分子自组装的基础性质考察；新型半瓜环的超分子功能考察等研究内容。通过以上研究，开发一系列易于进行修饰的新型瓜环类大环化合物，建立一个新颖的超分子化学平台。

项目研究内容主要分为以下几个方面：1. 以六元半瓜环和十二元半瓜环为主体，分别考察了其与氨基酚，席夫碱以及二茂铁主客体相互作用，研究结果表明，氢键的形成是主客体作用相互作用的重要驱动力，为后续的深入研究提供了基础数据和理论支撑，开发了半瓜环存在下，萘胺、蒽胺定向合成取代吩嗪的新型超分子催化体系，并提出了合理的机理；2. 选取喹啉、6-羟基异喹啉、8羟基喹啉、8-羟基喹哪啶盐酸盐为客体，研究了多种竹节半瓜环对该类有机分子的识别作用，研究结果表明，该超分子作用体系的稳定性与大环主体结构及客体的几何结构、电子结构等因素有关；3. 研究了multifarene[2,2]，multifarene[3,3]，multifarene[4,4]与萘胺及萘酚客体的主体相互作用，并对multifarene[2,2]进行了衍生功能化，考察了其对金属离子及硝基酚类客体的识别作用；4. 合成一类新型半瓜环类大环化合物benzourils，并考察了其对金属离子、有机小分子的超分子作用行为，开发了其电化学发光性质，以此为基础，构建了人血清中超灵敏的铁离子分析检测方法，检出限可达0.41 nM，高于其它报道的检测方法；5. 开发了以multifarenes或benzourils为主体复合石墨烯的新型有机/无机杂化超分子材料，并应用于对多巴胺、敌草快及血清胺的电化学及荧光高灵敏响应，并且利用手性multifarene与石墨烯的杂化，建立了对酪氨酸的手性识别和检测的电化学传感器，为后续不对称电化学合成体系的开发奠定了基础。. 以上研究内容在SCI源期刊上共发表学术论文20篇，获授权专利4件。项目组成员参加国际学术会议1次，并作墙展报告，发表会议论文1篇；在全国学术会议上做口头报告1次，墙展报告2人，发表会议论文2篇；培养硕士研究生8名。