本文關(guān)鍵詞：環(huán)戊基瓜環(huán)的合成、分離及超分子自組裝

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【摘要】：超分子化學(xué)(Superamolecular Chemistry),不同于主要靠共價鍵作用的分子化學(xué),是一門主要依靠一些類似于范德華力、氫鍵、π-π堆積等這樣的非共價鍵作用形成的一些具有某些特定功能的組裝實體的一門學(xué)科。瓜環(huán)是在超分子領(lǐng)域繼冠醚、環(huán)糊精及杯芳烴之后興起的又一類新型高度對稱的大環(huán)化合物。然而,普通瓜環(huán)因其苛刻的溶解條件限制了對其性質(zhì)的進一步研究,也就限制了其應(yīng)用范圍。本文合成了環(huán)戊基全取代六元瓜環(huán),由于在瓜環(huán)的腰上引入環(huán)戊基,大大增加了瓜環(huán)的水溶性,在DMSO中的溶解性也優(yōu)于普通瓜環(huán),進一步構(gòu)筑了其與稀土金屬及部分堿金屬、堿土金屬的超分子自組裝實體,并用X射線-單晶衍射技術(shù)、X射線-粉末衍射技術(shù)、紅外光譜等對自組裝體的結(jié)構(gòu)進行了表征;利用環(huán)戊基苷脲與普通苷脲二聚體在濃鹽酸中回流得到了一種新型的對位二取代環(huán)戊基瓜環(huán)、對其與餌離子自組裝體的晶體結(jié)構(gòu)進行了表征。結(jié)果表明,CyP6Q6與La~(3+)、Ce~(3+)、Pr~(3+)、Nd~(3+)均形成1:1的配合物,且與La~(3+)、Ce~(3+)、CyP6Q6與Pr~(3+)、Nd~(3+)形成的自組裝體的結(jié)構(gòu)類似,因稀土金屬本身的性質(zhì)差異而呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。利用能譜表征手段就CyP6Q6對輕稀土金屬的分離效果進行了研究,從混合物的能譜分析結(jié)果可以看出,CyP6Q6對Nd的富集效果相對于其他三種輕稀土是較差的,混合物中元素含量幾乎為零,因此可以利用瓜環(huán)對輕稀土的選擇性富集作用原理分離輕稀土混合物中的Nd元素。CyP6Q6-堿金屬鉀離子自組裝體的晶體結(jié)構(gòu)跟文獻報道的類似,瓜環(huán)與金屬離子作用比為1:2,分子間可以看到明顯的納米孔道;CyP6Q6-堿土金屬鈣、鍶均形成了作用比為1:1的配合物,但是分子間沒有出現(xiàn)納米孔道。本文還以苯基苷脲為原料合成了一種分子夾和一種小分子自組裝體,X射線-單晶衍射結(jié)果表明,分子夾晶體屬于單斜晶系,空間群為P21/n,a=11.023(7)?,b=17.413(11)?,c=12.612(8)?,α=90°,β=99.601(17)°,γ=90°,V=2386.88?~3,Z=48,R=0.08;自組裝的晶體屬于三斜晶系,空間群為P-1,a=8.3318(5)?,b=15.4294(9)?,c=15.8378(9)?,α=66.147(2)°,β=77.057(2)°,γ=77.504(2)°,V=1796.64?~3,Z=2,R=0.09。量子化學(xué)計算結(jié)果表明分子夾結(jié)構(gòu)確認(rèn)無虛頻,為穩(wěn)定結(jié)構(gòu),計算所得分子夾偶極距為1.530×10-29cm,極性較大,因此該化合物在極性有機溶劑中溶解性較好;自組裝體之間主要是氫鍵作用,也伴隨正負(fù)電荷之間的靜電作用。
【關(guān)鍵詞】：環(huán)戊基取代六元瓜環(huán) 超分子自組裝 分子夾 結(jié)構(gòu)表征 量子化學(xué)計算
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O641.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 第一章 前言8-18
• 1.1 超分子化學(xué)簡介8
• 1.2 瓜環(huán)簡介8-13
• 1.2.1 瓜環(huán)的結(jié)構(gòu)特征8-9
• 1.2.2 瓜環(huán)的基本性質(zhì)9
• 1.2.3 合成瓜環(huán)的主要中間體簡介9-11
• 1.2.4 瓜環(huán)的研究進展11-13
• 1.3 瓜環(huán)的應(yīng)用簡介13-17
• 1.3.1 瓜環(huán)的分子識別作用13-14
• 1.3.2 瓜環(huán)的分子催化效果14
• 1.3.3 瓜環(huán)的分子包結(jié)14-15
• 1.3.4 瓜環(huán)的自組裝和超分子自組裝15-16
• 1.3.5 瓜環(huán)的其他應(yīng)用16-17
• 1.4 本文工作17-18
• 第二章 環(huán)戊基取代瓜環(huán)的合成及其與金屬離子超分子自組裝實體的構(gòu)筑18-28
• 2.1 環(huán)戊基全取代六元瓜環(huán)的合成18-20
• 2.1.1 主要儀器及試劑18
• 2.1.2 環(huán)戊基全取代瓜環(huán)的合成路線18
• 2.1.3 環(huán)戊二酮的合成18-19
• 2.1.4 環(huán)戊基取代苷脲的制備及合成條件探索19-20
• 2.1.5 環(huán)戊基取代苷脲二醚的制備20
• 2.1.6 環(huán)戊基全取代瓜環(huán)混合物的合成20
• 2.1.7 環(huán)戊基全取代六元瓜環(huán)的分離及結(jié)構(gòu)表征20
• 2.2 環(huán)戊基全取代六元瓜環(huán)與氯化鋅的超分子自組裝實體的構(gòu)筑20-23
• 2.3 CyP6Q6-ZnCl_2自組裝體的吸附性質(zhì)研究23-25
• 2.4 對稱二環(huán)戊基六元瓜環(huán)的合成及其與鉺離子的超分子自組裝25-27
• 2.4.1 對稱二環(huán)戊基六元瓜環(huán)的合成25
• 2.4.2 對稱二環(huán)戊基六元瓜環(huán)的分離25
• 2.4.3 對稱二環(huán)戊基六元瓜環(huán)與鉺離子配合物的晶體結(jié)構(gòu)25-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第三章 環(huán)戊基全取代六元瓜環(huán)與輕稀土金屬離子的超分子自組裝實體的構(gòu)筑28-42
• 3.1 實驗儀器與試劑28-29
• 3.2 ZnCl_2?2H_2O誘導(dǎo)CyP6Q6與La~(3+)、Ce~(3+)、Pr~(3+)、Nd~(3+)的配合物的制備29
• 3.3 CyP6Q6與La~(3+)、Ce~(3+)、Pr~(3+)、Nd~(3+)的晶體結(jié)構(gòu)29-30
• 3.4 結(jié)果與討論30-39
• 3.5 環(huán)戊基全取代六元瓜環(huán)在稀土分離中的應(yīng)用39-40
• 3.6 本章小結(jié)40-42
• 第四章 環(huán)戊基全取代六元瓜環(huán)與其他金屬離子超分子自組裝實體的構(gòu)筑42-56
• 4.1 主要儀器及試劑42
• 4.2 CyP6Q6與堿/堿土金屬離子配合物的制備42-43
• 4.3 結(jié)果與討論43-54
• 4.4 本章小結(jié)54-56
• 第五章 苯基苷脲衍生物—一種分子夾的合成及晶體結(jié)構(gòu)56-63
• 5.1 主要儀器與試劑57
• 5.2 分子夾的合成57
• 5.3 分子夾的表征57-58
• 5.4 分子夾的晶體結(jié)構(gòu)58-61
• 5.4.1 分子夾單晶的制備58
• 5.4.2 結(jié)果與討論58-61
• 5.5 量化計算結(jié)果及數(shù)據(jù)分析61-62
• 5.6 本章小結(jié)62-63
• 第六章 一種小分子自組裝體的晶體結(jié)構(gòu)及量子化學(xué)計算63-70
• 6.1 實驗儀器與試劑63
• 6.2 自組裝體的合成63
• 6.3 自組裝體的晶體結(jié)構(gòu)63-66
• 6.4 自組裝體的量子化學(xué)計算結(jié)果66-69
• 6.5 本章小結(jié)69-70
• 第七章 結(jié)論70-73
• 致謝73-74
• 參考文獻74-80
• 附錄 180-89
• 附錄 289-90

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