基于吡嗪的主體分子設(shè)計(jì)合成及超分子結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、氫鍵作用在多數(shù)超分子體系的構(gòu)建中發(fā)揮著關(guān)鍵作用.按照構(gòu)建超分子聚集體策略,通過(guò)對(duì)基元分子進(jìn)行設(shè)計(jì)、合成,進(jìn)而按照分子間作用力識(shí)別的特點(diǎn),使超分子聚集體進(jìn)行自組裝,則有可能得到具有預(yù)期結(jié)構(gòu)的超分子晶體.由于多維聚集體結(jié)構(gòu)的形成主要取決于基元分子的骨架結(jié)構(gòu),選擇適宜的雙頭基元分子并研究它們所形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)構(gòu)筑超分子體系具有很重要的意義.吡嗪雜環(huán)是空間體積最小的橋聯(lián)基團(tuán),由于兩個(gè)氮原子的電子效應(yīng),使得碳上的氫原子具有較強(qiáng)酸性,因而在超分子晶

2、體生成過(guò)程中吡嗪基團(tuán)具有多個(gè)活性氫鍵位點(diǎn),在構(gòu)建形態(tài)各異的聚集體的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面顯示優(yōu)異的功能.酰胺基團(tuán)作為自然界生命體中蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元,其具有良好的水溶解性、在多種環(huán)境下可以形成酰胺基團(tuán)特有的互補(bǔ)型氫鍵,對(duì)于穩(wěn)定超分子聚集體意義重大.因此,我們選擇吡嗪雜環(huán)為研究母體的同時(shí)組合了酰胺官能團(tuán),設(shè)計(jì)并合成了吡嗪酰胺、吡嗪酰腙以及部分苯乙烯基吡嗪類化合物,得到9個(gè)未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道的超分子聚合物和配合物晶體.用紅外、元素分析以及X-射線單晶衍射和粉

3、末衍射等分析測(cè)試手段對(duì)這些化合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征；討論了在自組裝過(guò)程中影響超分子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的因素,研究了該類分子在構(gòu)筑超分子聚合物過(guò)程中的一些規(guī)律.得到主要結(jié)論如下: 1. 設(shè)計(jì)并合成了以吡嗪酰胺為端基、以烷基和氮雜烷基柔性鏈連接的超分子主體化合物,以及苯乙烯基吡嗪配體,并通過(guò)核磁、紅外光譜、元素分析手段進(jìn)行了表征. 2. 以氮雜烷基吡嗪酰胺為主體分子,在甲醇-水體系中得到一個(gè)含有準(zhǔn)一維納米管狀水客體、一個(gè)一維帶狀水客體、

4、一個(gè)具有分子鉗構(gòu)型的氮雜烷基硝酸鹽的超分子氫鍵聚合物的晶體結(jié)構(gòu).其中,一維管狀水客體是通過(guò)氫鍵作用,由水分子與有機(jī)分子組裝的獨(dú)特新穎的納米管構(gòu)型；一維帶狀水客體是由椅式構(gòu)象的雙排六元水分子稠環(huán)構(gòu)成,二者在室溫下均非常穩(wěn)定；在分子鉗一氮雜硝酸鹽超分子晶體中,存在陰離子NO<,3><'->…π以及H…π作用.研究顯示,吡嗪雜環(huán)上的氫原子具有較強(qiáng)形成氫鍵的能力,是理想的氫鍵超分子聚集體的基元結(jié)構(gòu)；水客體超分子體系中,H<,2>O是四價(jià)的超分子