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本文选用不同种类的阳离子为客体,与单组分或多组分的硫脲、尿素、芳香类单环多羧基或芳香类多环多羧基阴离子、以及Br-离子为主体共同结晶得到了14个包合物。客体阳离子分别为:甜菜碱阳离子、季铵盐阳离子、[2-三甲铵]乙基硫脲二价阳离子、和双季铵盐二价阳离子。在系列研究客体分子包合规律的同时,我们对单体结构(2个)、金属配合物(1个)和加合物(3个)也进行了探讨和比较,由此对不同类型晶体结构的构筑有更进一步的研究。20个晶体结构用X射线单晶衍射法进行了结构测定。
研究结果表明,利用硫脲、尿素、芳香类单环多羧基或芳香类多环多羧基阴离子以及Br-离子为主体,从一元、二元到三元主体成分的设计,得到了各种各样新颖的主体框架。主体成分的氢键连接模式也呈现多元化,从分散的氢键连接到典型的氢键自组装链和环,再到复合氢键自组装链和环都有着不同的表达模式。Br-离子氢键连接数目不等的硫脲或尿素,产生了多种的连接模式,对主体晶格的构筑起着重要的作用。
本文中不同种类的客体分子都有着相同的端基--甲基,为主客体分子间C-H…X弱氢键的产生提供了可能,而本文中主客体间的C-H…O、C-H…S和C-H…Br氢键就是很好的体现,并且对晶体结构的稳定性起到了重要的作用。
不同种类的客体分子模板与不同种类的主体分子结晶,产生了各种各样的拓扑形式,如有包合六列[1,6-二(三甲胺)己烷]二价阳离子的双管道型、有包合[2-三甲铵]乙基硫脲阳离子二价阳离子的单管道型,有包合甜菜碱阳离子的双氢键层型,有四丁基铵阳离子穿插在主体氢键层空穴中的三明治层型等。
利用适宜的有机小分子,例如硫脲、硼酸和尿素分子,与反式-1,2-二(4-吡啶基)乙烯共结晶,得到多种形式的晶体拓扑构件,进而组装得到梯子型结构的氢键层和双氢键层网络结构。
二溴[2-三甲铵]乙基硫脲是一个新颖的晶体结构,而[2-三甲铵]乙基硫脲二价阳离子作为客体被包合在硫脲-Br-离子氢键网格中,[2-三甲铵]乙基硫脲二价阳离子的硫脲基团的胺基与主体分子的主客体氢键定向地让客体规整地包合在管道中。
通过这些晶体的研究,有助于研究分子间相互作用,有助于从堆积模式研究其性能,为得到不同类型和用途的包合物类提供了实践和参考。