基于吡嗪的主體分子設(shè)計合成及超分子結(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,通過對基元分子進行設(shè)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(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,由于兩個氮原子的電子效應(yīng),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(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(shè)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(jié)構(gòu)進行了表征；討論了在自組裝過程中影響超分子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的因素,研究了該類分子在構(gòu)筑超分子聚合物過程中的一些規(guī)律.得到主要結(jié)論如下: 1. 設(shè)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(zhǔn)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(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(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是四價的超分子