摘 要

近些年来，超分子化学体系愈发引起人们的重视。而葫芦脲的合成相对容易且易结合客体、选择性还好等优势，所以它就快速被人们选择作为构筑轮烷等超分子复合物的主体分子。

本论文描述了一种含氨基侧链的偶氮客体染料分子4a，整个分子的形状类似于V型且它的两个分支上都有葫芦脲［7］的识别区域，其与葫芦脲［7］之间的包结现象，通过紫外可见吸收光谱以及核磁共振氢谱等对包结物进行研究，结果最后表明含有氨基侧链的V型目标客体染料分子4a与葫芦脲［7］形成 1∶ 1的包结物，在不同的pH值下化合物中的不同基团与H 的结合能力不同，从而疏水基团不相同，葫芦脲包结的客体基团也不相同，因此它们的核磁共振氢谱也不相同，所以我们可以据此变化来研究含氨基侧链的偶氮染料与葫芦脲的组装及识别性能。

关键词：葫芦脲 偶氮染料 超分子包结 紫外-可见吸收光谱 核磁共振氢谱

Study on assembly and recognition performance of azo dyes containing amino side chain and cucurbituril

Abstract

In recent years, supramolecular chemistry system increasingly attracted people's attention. Because of the cucurbituril's simple synthesis , good selectivity and strong binding ability to the guest, it will soon become the main construction of rotaxanes, pseudorotaxane and many other supramolecular devices.

It puts the analytical chemistry and supramolecular chemistry as the research background in this paper and describes an inclusion phenomenon between cucurbituril ［7］and type V object dye molecules A containing amino side chain and whose two arms are cucurbituril potential locations.The Inclusion complexes were studied through UV-Vis absorption spectroscopy and 1H NMR etc. Research on inclusion, the final results showed that V type guest dye molecules A containing the amino side chain and CB [7] form 1:1 inclusion complexes. When it is under acidic conditions(pH~4.7), the CB[7] is attached to amino benzene unit; otherwise, the CB[7] is attached to dimethylamino-benzene unit when it is under alkaline conditions(pH~9.6). So we can study assembly and recognition performance of azo dyes containing amino side chains ⊂ cucurbituril according to the changes.

Key Words: Cucurbituril; Azo dyes; Supramolecular inclusion; UV-Vis absorption spectrum

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 超分子化学概述 1

1.2 葫芦脲 1

1.2.1葫芦脲的结构与特性 1

1.2.2 葫芦脲的合成 3

1.2.3 葫芦脲的分子组装与识别 4

1.3 偶氮染料 6

1.3.1 偶氮染料的结构与性质 7

1.4 染料与葫芦脲的超分子包合作用研究 7

1.5 本课题研究内容及意义 10

第二章 准轮烷A⊂CB[7]的构建和性能研究 12

2.1 引言 12

2.2 实验内容 13

2.3 结果与讨论 13

2.3.1 化合物4a和4a⊂CB[7]准轮烷紫外-可见光谱特性 13

2.3.2 4a⊂CB[7]准轮烷构建过程的荧光特性 14

2.3.3 4a⊂ CB[7]准轮烷包结特性 16

2.3.4 pH调控4a⊂CB[7]包结特性的荧光分析 17

2.3.5 pH调控的4a⊂CB[7]准轮烷包结位点的核磁分析 18

2.4 本章小结 20

第三章 结论与展望 22

3.1 结论 22

3.2 展望 22

参考文献 23

致谢 27

第一章 绪论

1.1 超分子化学概述

近半个世纪以来,超分子化学在生命科学、材料科学等领域被广泛研究且得到很好的应用^[1]，所以超分子化学体系的构建变得愈发重要。超分子化学是指两个或多个化学分子通过分子间的弱相互作用形成实体或者聚集体的化学门类^[2]，是研究超分子的形成、性质及应用的化学，它主要是主客体分子间通过非共价键（如氢键、范德华力、静电作用及疏水效应等）组合为复杂化学体系的过程^[3]。

超分子化学研究包括分子识别、超分子器件等^[4]，其核心研究内容是分子识别。主体（受体）对客体（底物）的选择性结合并产生某种特定功能的过程就叫做分子识别，分子识别是组装及组装功能的基础^[5]。超分子主体材料葫芦脲有着独特的尺度效应、端口效应和笼体效应^[6]，这些特点也使得其在分子组装与识别等方面非常值得研究，因而倍受关注。

1.2 葫芦脲

1.2.1葫芦脲的结构与特性

葫芦脲（Cucurbit[n]uril,CB[n],n=5-8,10）是一个具有笼状对称结构的大环含氮化合物,分子两端开口，空腔中部向外凸起，因其外形酷似其植物葫芦科里面的南瓜而又被称为瓜环^[7]。葫芦脲是由n个甘脲单元通过2n个亚甲基桥^[8]连成的一种高度对称的中空的桶装刚性分子主体,其羰基氧原子位于环状边缘且向内倾斜，使得其两端开口亲水但空腔内部疏水，所以它具有两个环绕的酰胺羰基氧原子组成的亲水性端口、高度对称的内凹疏水空腔以及具有一定刚性的外疏水壁。葫芦脲包含三个结构单元^[9]：①脲基；②腰位偕二次甲基 C—H (R₁ )和③桥联亚甲基 CH₂ (或 CHR₂ ) (图 1-1) 。

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