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大环化合物包括二芳基冠醚、二酰胺冠醚等被广泛应用于轮烷、索烃及相关分子机器的组装与制备。本实验室已通过利用Egliton炔炔偶联反应,合成了一系列丁二炔-苯环大环化合物。引入丁二炔结构是因为其通过光照或加热聚合可形成一类在光电材料、生物化学传感器领域有重要意义的含共轭大π的聚合物(Polydiacetylene,PDA)。另一方面,可以通过此类大环化合物进行超分子组装,合成轮烷、索烃,进而利用其中的丁二炔结构单元聚合,亦可能有所发现。在以上研究基础上,本论文设计合成了一系列丁二炔-二酰胺大环化合物,利用二酰胺结构的缺电子性,研究这类新型大环化合物与富电子客体之间的超分子组装行为,并以丁二炔-苯环大环化合物为基础进行[2]轮烷、[2]索烃的超分子组装,取得了以下研究成果:
一、以均苯四甲酸二酰亚胺和多甘醇为基本原料,采用Egliton炔炔偶联关环反应,成功合成了一类丁二炔-二酰胺大环化合物,并通过1HNMR、13C NMR、ESIMS、HRMS及元素分析进行了结构表征。此类大环化合物产率均在80%以上。该合成方法具有原料易得、步骤短(仅2-3步反应)、总收率高(50%以上)等优点,对此类大环化合物的合成有一定的参考价值。
二、系统研究了丁二炔-二酰胺大环化合物与客体分子四硫富瓦烯(TTF)、1,5-二甲氧基萘(DNP)在溶液中的相互作用,发现大环化合物在客体分子作用下核磁化学位移及其紫外光谱均发生变化,并得出了各主客体间的络合常数,结果表明此类新型大环化合物与TTF、DNP之间有一定络合作用,推测主客体之间在溶液中形成了较为稳定的分子络合物,这一研究结果为进一步组装合成基于丁二炔-二酰胺大环化合物的新型轮烷和索烃等机械互锁结构奠定了基础。
三、以丁二炔-苯环大环化合物为基础进行了[2]轮烷、[2]索烃的超分子组装。本实验室已成功利用丁二炔-苯环大环化合物与N,N’-二甲基-4,4’-联吡啶六氟磷酸根盐之间的相互作用组装类轮烷。本课题在以上基础成功合成了[2]轮烷、[2]索烃,此类机械互锁型分子均经核磁、低分辨质谱和高分辨质谱确定结构。