与外壁作用相关的瓜环基超分子化学

自从2014年提出瓜环外壁作用的概念以来，促进了“瓜环外壁作用”相关的瓜环化学发展。瓜环外壁作用源于静电势呈正性的外壁与各种静电势呈负性的物种、阴离子以及含芳环有机分子等的相互作用，因而涉及多学科多领域。如外壁作用可驱动瓜环基超分子框架的构筑，根据作用方式的不同，包括：1)自身诱导外壁作用；2)阴离子诱导外壁作用；3)芳环诱导外壁作用等多种构筑方式，而所构筑的瓜环基超分子框架可能涉及到(杂)多酸化学、杯芳烃或柱芳烃化学等，同样也具有框架多孔材料特有的多相催化、吸附和离子交换等特性。设计和构建具有结构新颖和性质特异的瓜环基超分子框架，不仅能进一步扩展框架化学的研究内容，还能开辟新的研究方向。作为最重要的驱动力——自身诱导外壁作用能促使瓜环产生光致聚集发光，这是所有瓜环固有属性。瓜环在固体状态和溶液状态下呈现光致发光特性，而另外2种外壁作用——阴离子诱导和芳环诱导外壁作用则能削弱或改变瓜环聚集状态光致发光特性。这些外壁作用导致的瓜环聚集状态光致发光特性的差异恰好可用于不同阴离子或有机分子的响应，具有重要的基础研究价值和广泛的潜在应用前景。再者，瓜环的自身诱导外壁作用致使瓜环分子具有相互聚集...     

八元瓜环对1,1'-亚乙基-2,2'-联吡啶及金刚烷胺的分子识别作用研究

本文研究了八元瓜环(Q[8])与1,1'-亚乙基-2,2'-联吡啶(EB)及金刚烷胺(AD)在水溶液中的超分子相互作用,探讨了主客体作用体系的作用机制,作用模式及热力学性质等。研究结果表明Q[8]与EB及AD均形成了包结计量比为1∶1的主客体配合物,通过主客体包合物的结合能力不同,AD能竞争与Q[8]作用,使EB被挤出Q[8]内腔,从而引起光谱学及热力学性质变化,其结果为瓜环在自组装方面的应用提供一定的理论依据。     

光响应型主客体超分子聚合物

通过主客体非共价键作用将光响应基团引入超分子聚合物体系中可以获得光响应型超分子聚合物,此类聚合物在自愈合体系、聚集诱导发光、光控组装等领域具有重要应用。综述了近期基于冠醚、环糊精、杯芳烃、柱芳烃和葫芦脲为主体的光响应超分子聚合物的合成与性质,并对此类主客体超分子聚合物的发展前景进行了展望。     

2,6-二甲基-N-庚烷基吗啉与瓜环作用的~1HNMR分析

合成制备了2,6-二甲基-N-庚烷基吗啉及其盐酸盐客体分子,利用1H NMR考察了对称四甲基六元瓜环、七元瓜环以及八元瓜环与2,6-二甲基-N-庚烷基吗啉及盐酸盐的相互作用,结果表明上述瓜环均能与2,6-二甲基-N-庚烷基吗啉及其盐酸盐发生相互作用,并选择性包结烷基部分,形成主客体包结配合物。     

瓜环基主客体探针对金属离子的识别和响应

瓜环具有接近电中性的空腔和负电性羰基端口的结构特征,这不仅能使瓜环(空腔)包结不同的客体分子形成主客体包结配合物,还能使瓜环(端口)与金属离子配位形成配合物,从而形成了以瓜环主客体化学为主流、瓜环配位化学为辅的瓜环化学格局。然而金属离子的存在可能影响瓜环主客体相互作用,或竞争削弱瓜环主客体相互作用或协同促进瓜环主客体相互作用,从而使原有瓜环主客体性质发生改变。本文抓住这一特性,对国内外以及重点实验室在这方面研究进行较全面的归纳和总结,并拟开展"瓜环基主客体探针对金属离子的识别和响应"的研究课题,为瓜环化学开辟一个新的研究方向。     

苯胺盐酸盐与瓜环主客体包结物的晶体结构

用X射线单晶衍射方法研究六元瓜环和八元瓜环与苯胺盐酸盐的相互作用及其结构特征。从主客体包结配合物的晶体结构,可以看出苯胺的苯环进入了六元瓜环空腔,形成1：1包结配合物,两分子苯胺以相反的方向平行地进入八元瓜环空腔,形成了2：1包结配合物;表明苯胺与两种瓜环有不同的作用模式。     

瓜环对香料吲哚的分子包结

利用紫外吸收光谱法、荧光光谱法及核磁共振技术考察了瓜环与香料吲哚的分子包结.实验表明,主客体相互作用时,吲哚分子进入瓜环的空腔,形成主客体物质的量之比为1:1的分子胶囊;热力学研究表明主客体包结物的形成与瓜环空腔的疏水作用引起的焓变、熵变有关;用紫外吸收光谱法考察了反应的动力学过程,对于不同的瓜环增大客体或瓜环的初始浓度对体系反应速率常数的影响不尽相同.     

系列瓜环与甲基黄作用体系研究

利用1H NMR技术和紫外-可见吸收光谱法考察了七元瓜环(Q[7])及对称四甲基六元瓜环(TMeQ[6])与甲基黄的分子包结作用,以及体系pH值对主客体作用的影响.结果表明,在体系pH约为1的条件下, Q[7]、TMeQ[6]与甲基黄均有明显的主客体相互作用,形成了1∶1的包结配合物,包结常数KQ[7]-g为3.54×106 L·mol-1,KTMeQ[6]-g为2.50×106 L·mol-1.测试了上述客体与不同瓜环作用体系的线性范围和检出限.     

自修复水凝胶的研究进展及油气田应用

针对自修复水凝胶能够模仿自然界中植物受损后从分子水平上对受损部位进行自修复的现象,对自修复水凝胶设计和合成基本原理进行了归纳总结。自修复水凝胶主要分为化学型自修复水凝胶和物理型自修复水凝胶。化学型自修复水凝胶大体上又可分为基于Diels-Alder加成反应的自修复水凝胶、基于可逆二硫键的自修复水凝胶和基于酰腙键的自修复水凝胶;物理型自修复水凝胶大体上可分为基于氢键作用的自修复水凝胶、基于主客体相互作用的自修复水凝胶和基于静电相互作用的自修复水凝胶等类型。自修复水凝胶不仅保留了传统水凝胶良好的吸水保水性、生物相容性等性能,而且其具有的自修复性能可以有效地延长材料的使用寿命、降低材料的使用成本。在此基础上,分析讨论了自修复水凝胶在油气田、生物医药等领域的潜在应用价值和应用情况,并对自修复水凝胶在油气田领域的发展趋势进行了展望。     

光谱法研究七元瓜环对鸟苷的分子包结作用

用紫外吸收光谱法和荧光光谱法研究了七元瓜环对鸟苷的分子包结作用,以及体系pH值对主客体相互作用的影响.结果表明,瓜环与鸟苷相互作用受体系pH值的影响,在体系pH约为3的条件下,七元瓜环对鸟苷有较大的包结能力,并且形成了1:1的包结配合物.