超分子化学是当代化学领域的前沿学科,其中设计对离子选择性识别的人工受体因为在生物学、医学和环境学等领域中的重要性吸引了越来越多的关注。为了得到高选择性和高灵敏度的离子受体,本文合成了一系列上缘或下缘修饰的杯[4]芳烃,考察了它们对客体离子的键合与识别行为,并进一步探索了它们对离子的检测和光化学传感等领域的潜在应用。具体研究内容如下： 1.简要地介绍了超分子化学的概况,离子传感的类型和基本原理,并对杯芳烃衍生物为受体对离子的选择性识别和荧光或比色传感所取得的主要成果和最新进展进行了评述。 2.设计合成了一系列菲或氮杂菲并咪唑基团作为荧光团的杯芳烃衍生物,进而合成了一个以Ru(II)为中心配位的杯芳烃一联吡啶配合物,通过荧光光谱和1HNMR研究了它们对阴离子的荧光行为和识别性能。实验表明前者可以对F-和AcO-进行荧光和比色传感并给出较高的选择性,加入F-和AcO-后在紫外灯照射下的颜色变化可以轻易通过肉眼观察。该工作为设计新型阴离子荧光和比色传感器提供了很好的借鉴。 3.用简单的方法合成了几种带有硫脲基团或磺酰胺基团的含萘的杯[4]芳烃衍生物,通过荧光光谱和1H NMR以及晶体结构研究了它们在不同溶剂中的构象变化以及对阴离子的键合行为。杯芳烃受体3的阴离子键合行为对溶剂有强烈的依赖性,这主要源自于溶剂极性调控的可变的结构。 4.合成了双吲哚基团修饰的杯[4]芳烃衍生物并通过紫外可见光谱研究了其对金属离子的化学传感行为。在Cu2+和Hg2+存在的情况下,杯芳烃受体的乙腈溶液由最初的无色变为橙色,巨大的颜色上的变化可以通过肉眼轻易的观察到。