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超分子化学是当代化学领域的前沿学科,它不仅仅在材料科学和信息科学领域,而且在生命科学中也具有重要的理论意义和广阔的潜在应用前景。作为第二代主体化合物,环糊精是超分子化学的一个重要的研究方向。
为了进一步研究环糊精在分子离子识别方面的应用,本文设计合成了一系列硫脲基修饰的全甲基化环糊精衍生物,采用荧光光谱,质谱,元素分析等方法研究了主体化合物(喹啉硫脲基修饰的全甲基化环糊精)自身及其与卟啉形成的组装体对金属离子的荧光响应行为,并对其识别机理进行了深入的探讨。具体研究内容如下:
1简要介绍了超分子化学的发展概况,并对环糊精以及卟啉在分子识别与组装方面的代表性成果和最新发展进行了评述。
2开发了一条新型的条件温和的合成路线,异硫氰酸酯修饰的环糊精在氮气保护的条件下,与不同的氨基化合物反应,可以高产率得到环糊精衍生物。根据此方法,合成了一系列硫脲基修饰的全甲基化环糊精衍生物,并通过核磁(1HNMR)、质谱(ESI-MS)、元素分析、FT-IR等手段对化合物进行了详尽的表征。
3系统研究了主体化合物与四羧酸卟啉形成的组装体对金属离子的荧光传感行为。与碱金属、碱土金属以及除银离子之外的过渡金属离子相比,主体化合物在水溶液中对汞离子(以下简称Hg2+)表现出良好的荧光选择性。环糊精与卟啉进行包结后形成稳定的组装体,这主要是尺寸匹配的结果。环糊精空腔为卟啉提供了有利的微环境,使得组装体对汞离子的荧光选择性增强,并有效地避免了银离子的干扰。更重要的是,当环糊精与卟啉1:1包结时,可以有效地将干扰降到最低。环糊精/卟啉/Hg2+三组分的键合模式的形成,有效地提高了组装体对Hg2+的荧光选择性。最后,通过质谱、元素分析等手段研究了该组装体对汞离子的识别机理。