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动态共价键在构建复杂的超分子结构方面有着很广泛的应用。这其中亚胺键(包括亚胺、腙和酰腙类化合物)是最为常见的动态共价键之一。另一方面,由于对位的苯乙炔片段结构的特殊性,寡聚的对位苯乙炔结构是超分子化学研究中的一类很重要的结构单元。在本研究中我们通过寡聚苯乙炔多醛和结构匹配的多胺或酰肼的反应将两者有机地结合起来,以构筑苯乙炔亚胺大环体系和其它超分子结构。本文共分为以下三部分:
在第一部分工作中,我们设计并合成了分别通过分子内和分子间形成亚胺键的两个系列的苯乙炔亚胺环体系,并通过核磁、质谱、红外及元素分析等手段对其结构进行了表征。从反应的过程和结果来看,在醛和胺分子结构上相互匹配的条件下,动态共价亚胺键对于构筑分子内和分子间的苯乙炔亚胺环体系都是十分高效的,为高效地合成这类苯乙炔环状分子体系提供了新的途径。从单晶结构来看,这类分子具有较好的平面性,应该具有很好的堆积组装性能。在前面工作的基础上,利用寡聚多醛与二胺如对苯二胺、萘二胺等反应以构筑结构更大的扩展型苯乙炔亚胺大环体系。为增加多醛的溶解性,在多醛分子中引入了可以有效增加其溶解性的极性侧链。目前,我们已经完成了二醛到六醛的合成,这些寡聚多醛分子在常见的溶剂中有着较好的溶解性,它们与二胺类化合物的反应尝试目前正在进行中。
在第二部分工作中,我们利用酰腙作为连接方式对寡聚苯乙炔多醛进行结构修饰,在分子中引入具有较好簇集性能的没食子酸衍生物片段,得到了一系列新型的寡聚梳形分子。并通过扫描电镜、原子力显微镜、荧光显微镜等手段对其组装性能进行了考察,除带有乙氧链结构的分子外,带有C10侧链和氨基酸衍生物侧链的两类分子在常见的一些溶剂中可以形成囊泡结构。其中带有C10侧链的三聚体在氯仿-乙腈溶剂体系中可以形成管状结构和囊泡结构,且其在这两种组装态之间可通过改变溶剂比例以及浓度实现相互转化。最后,通过对分子间弱相互作用的讨论和利用高分辨透射电镜对其组装体壁厚的测量,提出了其可能的堆积模式和组装机理。
在第三部分工作中,我们通过酰腙的生成在寡聚多醛分子中引入富电子的萘二酚衍生物(DAN)片段和缺电子的萘四羧酸酰亚胺(Naphthalene diimide,NDI)衍生物片段,希望通过这两类分子间的供体-受体(D-A)相互作用或利用含有萘片段的分子与紫精环番作用以构筑复杂的超分子结构,如分子拉链、索烃或超分子聚合物等等。目前已经完成了三类目标分子和紫精环番的合成,对其可能形成的超分子结构的鉴定和表征正在进行中。