基于吡嗪的主體分子設計合成及超分子結構研究.pdf

1、氫鍵作用在多數超分子體系的構建中發(fā)揮著關鍵作用.按照構建超分子聚集體策略,通過對基元分子進行設計、合成,進而按照分子間作用力識別的特點,使超分子聚集體進行自組裝,則有可能得到具有預期結構的超分子晶體.由于多維聚集體結構的形成主要取決于基元分子的骨架結構,選擇適宜的雙頭基元分子并研究它們所形成的網絡結構對構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基團,由于兩個氮原子的電子效應,使得碳上的氫原子具有較強酸性,因而在超分子晶

2、體生成過程中吡嗪基團具有多個活性氫鍵位點,在構建形態(tài)各異的聚集體的拓撲結構方面顯示優(yōu)異的功能.酰胺基團作為自然界生命體中蛋白質的結構單元,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特有的互補型氫鍵,對于穩(wěn)定超分子聚集體意義重大.因此,我們選擇吡嗪雜環(huán)為研究母體的同時組合了酰胺官能團,設計并合成了吡嗪酰胺、吡嗪酰腙以及部分苯乙烯基吡嗪類化合物,得到9個未見文獻報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、末衍射等分析測試手段對這些化合物的結構進行了表征；討論了在自組裝過程中影響超分子拓撲結構的因素,研究了該類分子在構筑超分子聚合物過程中的一些規(guī)律.得到主要結論如下: 1. 設計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,并通過核磁、紅外光譜、元素分析手段進行了表征. 2. 以氮雜烷基吡嗪酰胺為主體分子,在甲醇-水體系中得到一個含有準一維納米管狀水客體、一個一維帶狀水客體、

4、一個具有分子鉗構型的氮雜烷基硝酸鹽的超分子氫鍵聚合物的晶體結構.其中,一維管狀水客體是通過氫鍵作用,由水分子與有機分子組裝的獨特新穎的納米管構型；一維帶狀水客體是由椅式構象的雙排六元水分子稠環(huán)構成,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形成氫鍵的能力,是理想的氫鍵超分子聚集體的基元結構；水客體超分子體系中,H<,2>O是四價的超分子