三蝶烯衍生的杯芳烃合成、结构和性质研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
20972162
项目类别：
面上项目
资助金额：
35.0万
负责人：
陈传峰
依托单位：
中国科学院化学研究所
学科分类：
B0110.超分子化学
结题年份：
2012
批准年份：
2009
项目状态：
已结题
起止时间：
2010-01-01 至2012-12-31

项目参与者：
田晓红；苏永胜；薛敏；陈俊道；
关键词：
合成三蝶烯结构杯芳烃性质

项目摘要

发展新型合成主体分子体系始终是超分子化学创新研究的重要源泉与主题之一。本申请项目拟基于羟基取代三蝶烯，开展由三蝶烯衍生的新型杯芳烃类大环化合物的合成、结构以及它们在分子识别与组装等中的应用研究工作，从而由此建立和发展一系列具有结构与功能特色的超分子化学新体系。可以相信，本项目研究工作结果将对于杯芳烃化学以及三蝶烯化学的丰富与发展都将具有重要的理论与实际意义。

结项摘要

围绕项目的研究目标，开展了三蝶烯衍生的新型杯芳烃及其类似物大环主体分子的合成、结构及其性质的研究工作，取得主要研究结果包括：（1）设计合成了一系列三蝶烯衍生的新型杯[6]芳烃及其衍生物，表明该类大环分子在溶液中具有高对称性且构象固定的结构特征，能够在其空腔内包合中性有机客体，并且它们在固态下还能够自组装形成有机管型结构以及进一步的3D微孔超分子组装体。此外，还发现上沿含有苯环的杯[6]芳烃衍生物对于C60和C70显示良好的包合作用。（2）设计合成一系列新型的三蝶烯衍生杯[5]芳烃及其衍生物，结构研究表明该类大环具有类似经典杯[4]芳烃的锥式构象，并且于溶液中具有很高的反转能垒，即使在100°C也不发生构象的翻转，进一步研究发现在固态下该类大环分子都可以在其空腔内包结有机小分子。（3）设计合成了一系列基于三蝶烯的新型类杯芳烃大环分子，并得到一系列三蝶烯衍生类雷锁酚结构的新型杯芳烃大环分子，结构研究表明这类大环在溶液中均具有构象固定的特征，在固态下，两个大环分子可以组装形成胶囊状结构的二聚体，其空腔中包结有机客体分子，并且二聚体能够进一步沿轴向自组装形成管状结构组装体。（4）设计合成具有扩展空腔的三蝶烯衍生氧杂杯芳烃，发现该类大环分子能够与不同官能团化的联吡啶盐于溶液中和固态下形成稳定的1:1准轮烷型络合物，由此进一步设计合成了一对异构化的轮烷；此外，还发现准轮烷型络合物的可逆脱线与穿线过程能够有效地通过酸碱刺激或Hg2+的结合与解离来实现。在其基础上，基于1,3-交替构象的顺式氧杂杯芳烃，发展了一个高选择性识别Hg2+的荧光传感分子，并发现该选择性具有显著的桥连杂原子以及大环空腔的可调控性。（5）发现以三蝶烯片断和二氰基吡啶片断合成的顺式氮杂杯芳烃能够在固态下通过CN---HN氢键作用自组装形成一个具有大孔径的正方形有机纳米管道，溶剂分子被包结于管道空腔的内部；此外，该管道可以继续组装形成多孔超分子组装体。.总之，项目实施以来，已发表SCI论文15篇，并应邀撰写英文专著1本。基本上按计划完成任务，达到预期研究目标。