几种多羧基或多羟基分子为主体的氢键包合物的合成与晶体结构分析

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选择与合成新颖的主体分子是包合物化学的重要研究方向。羧基和羟基是公认的较好质子给体和质子受体,含有多个羧基官能团的化合物由于拥有多个氢键连接点,因而便于主体分子之间的自组装,形成多样化的空穴,同时也为主、客体间进行分子识别和包合物的形成提供了可能,因此,多环、多羧基或羟基化合物受到人们的青睐。   本文选取几种有特点的多羧基或多羟基化合物,与硫脲等小分子共同构建复合主体晶格,以不同的季铵盐阳离子和季膦盐阳离子为客体分子,合成了10种结构新颖的包合物,培养出适合X-射线单晶衍射测定的单晶,测定了晶体结构,并分析讨论了主体晶格的构成,以及氢键在其中起到的重要作用。这些包合物可以分为以下3个体系:   1.多羧基的主体分子体系   2,2-联苯二甲酸、反式丁烯二酸和2,2-二硫代二苯甲酸这三种化合物的分子都含有两个羧基,并且结构对称,因此容易匹配小分子形成各种形状的氢键主体晶格。其中,2,2-联苯二甲酸和反式丁烯二酸在硫脲的辅助作用下,分别与三乙胺和苄基三甲基铵阳离子形成了氢键包合物。而2,2-二硫代二苯甲酸自身靠氢键链接形成主体晶格,形成了四丁基膦阳离子形成了包合物。   2.多羟基的主体分子体系   2,2-二(4-羟基苯基)丙烷、4,4-硫代二苯酚和1,1,1-三对羟基苯基乙烷为含有多个羟基的双苯环或三苯环化合物,这些化合物中羟基可做为氢键的给体和受体,是很好的主体分子,可以与不同的客体分子形成包合物。我们的实验得到2,2-二(4-羟基苯基)丙烷与三丁胺,4,4-硫代二苯酚与四丁基膦阳离子,1,1,1-三对羟基苯基乙烷则分别与三乙胺、三丁胺及苯基三甲基铵阳离子,形成的层状或管状包合物。   3.同时含羧基和羟基的主体分子体系   酚酞啉,即2-[二-(4-羟基苯基)-甲基-苯甲酸],分子中既含羧基又含羟基,为具有多个质子给体和受体的大环化合物,这样的结构特殊性,分子之间容易形成氢键,构建稳定的氢键主体晶格。本文报道了酚酞啉与三乙胺和三丁胺分别形成的氢键包合物。
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