新型四正电荷环蕃与稠环芳香化合物的分子识别

Tetracationic cyclophanes are very classical macrocyclic molecules in supramolecular chemistry which contain extendied pai-electron-deficient aromatic structures. Tetracationic cyclophanes can associate with pai-electron-effient aromatic mlolecular in polar sovents mainly by means of pai-donor-acceptor interaction. This program select tetracationic cyclophanes as the research object, and a serize of specific condensed aromatic compounds as guest molecules. The molecular association between cyclophanes and aromatcs guests were investigated by various testing methods to find out the principle of molecular recognition selectivities.The ultimate purpose of this program is to implement the selective binding and recognition of specified aromiatic compouns, which would theoretically and technically serve to the potential application for the detection of environmentally unfriendly aromatic compounds and supramolecular organic optoelectronic materials.

四正电荷环蕃类（Tetracationic cyclophanes）大环化合物是超分子化学中非常经典的具有pai-缺电子芳香结构的环状主体分子之一，在极性溶剂中主要通过pai-给受体相互作用对pai-富电子芳香化合物产生键合作用。本项目以四正电荷环蕃为主要研究对象，并选取了包括一系列特殊的稠环芳香化合物作为客体分子，采用多种分析方法研究对环蕃主体分子与客体分子之间的键合作用，以此来揭示这类键合作用的选择性。这一研究的最终目标是实现对特定稠环芳香化合物的选择性键合，为检测环境非友好的芳香物质以及超分子有机光电子学等领域具有应用前景的高效分子受体提供理论基础和技术支持。

本项目提出利用pai-给受体堆积作用来设计合成具有功能性的大环主体，来发展超分子化学在识别传感和材料学领域的应用。本项目分别合成了缺电子环蕃和富电子多环芳烃冠醚这两类大环主体。其中，吡嗪扩展的四正电荷环蕃对芘、蒽等多种多环芳烃客体有显著的键合作用，可以用于环境中多环芳烃类污染物的提取和清除，并且该环蕃同芘具有良好的匹配性和模板效应，可应用于轮烷等机械互锁结构的合成。此外，本项目还合成了两种新型的蒽并冠醚，可以对二甲基联吡啶鎓等缺电子芳香客体有显著的键合作用，并且其客体键合能力相比苯并冠醚和萘并冠醚都有明显提高。进而，本项目发展了两种四负电荷的磺酸化蒽并冠醚，其在水溶液中具有强的荧光，对紫精类客体有很高的键合常数，键合常数超过十的八次方数量级。并且磺酸化蒽并冠醚在键合紫精类客体之后荧光萃灭，可以应用于高灵敏度的百草枯荧光传感器。最终，本项目成功合成了几类对pai-富电子和缺电子类客体具有高键合能力的大环主体，通过多种表征测试手段研究了其键合作用和键合机制，这将有助于发展新型的超分子传感器和有机光电材料。