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本论文围绕构筑新的有机超分子体系这一主题,对基于分子机器的超分子体系、自螺旋超分子体系以及吡啶功能化的苝四甲酰二亚胺分子的超分子组装等几个方面进行了研究。
论文共分为六章,第一章绪论主要介绍了上述几种超分子体系的研究进展。
第二章中设计、合成了一个基于[2]轮烷的超分子体系,它由一个与四酯基杯四芳烃连接的二苯并24-冠-8,一个有-CH2NH2+CH2-和4,4-联吡啶两个位点及3,5-二叔丁基苯为堵位基的哑铃状组分组成。此超分子体系组合了大环的酸碱移动以及钾离子的络合/去络合两个独立的可逆过程。我们利用氢谱研究了此[2]轮烷超分子体系的运行情况。研究结果表明,此超分子体系只能在乙腈溶液中有效运行,两个可逆过程在运行过程中相互之间无影响,同时其协同运行使得此[2]轮烷的超分子体系模拟了一个在分子水平传运钾离子的过程。
第三章中设计、合成了一系列基于1,5-二羟基萘位点及环番分子(CBPQT4+)的半轮烷超分子体系。研究了通过钾离子/18-冠-6来控制半轮烷的脱梭/穿梭过程,同时对四酯基杯四芳烃衍生物单元与1,5-二羟基萘单元之间不同醚链长度的半轮烷分子的脱梭/穿梭效率进行了研究。研究结果表明钾离子/18-冠-6能很好的控制半轮烷的脱梭/穿梭,且随四酯基杯四芳烃衍生物单元与1,5-二羟基萘单元之间醚链长度的增加此半轮烷的脱梭/穿梭过程效率明显下降。研究结果对于利用这种半轮烷体系来设计适当的分子梭或其它分子开关具有重要的参考价值。
第四章中设计、合成了一种新的吡啶寡聚酰胺的七聚体7merMe,它由2,6-二甲氨基吡啶和2,6-二羧基吡啶两单元交替构成。七聚体7merMe在非极性溶剂和极性溶剂中的空间结构由1H NMR、1H-1H COSY和NOESY谱进行了表征。研究结果表明在非极性溶剂氘代氯仿中七聚体7merMe以折叠的螺旋结构存在,而在极性溶剂氘代DMSO中,因七聚体7merMe分子内氢键被破坏,其不能形成螺旋结构。
第五章中设计、合成了一个含吡啶官能团及四苯氧基苝四甲酰二亚胺的刚性四面体分子TPPY及其对比分子TPOT,并对刚性分子TPPY与金纳米粒子的组装情况进行了研究。在TOAB保护的金纳米粒子浓度为0.5mg/mL的甲苯溶液中,通过调节TPPY配体的加入量,成功的控制了金纳米粒子的聚集程度,得到了不同的组装结构。本工作的意义在于利用吡啶作为功能基团的刚性的光电活性的分子实现了金纳米粒子的可控组装,对于未来材料的应用打下基础。
第六章对本论文的研究结果进行了总结。