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瓜环(cucurbit[n]urils),简称Q[n]或CB[n],具有两端开口的疏水性空腔,可根据其自身大小,选择性包结尺寸或形状相匹配的客体分子,与杯芳烃相比,瓜环具有更强的结构刚性,不容易改变自身形状,表现出较高的化学稳定性。在瓜环与农药分子的相互作用研究中,一方面可以通过pH值等的改变可实现农药分子可逆的包结或释放,另一方面则通过瓜环与农药形成的超分子包合物以改变农药分子的物理化学性质,如光电活性、溶解性、生物活性等,利用这些性质的改变可在农药分析检测性能、溶解性及抑菌活性等方面的应用提供新方法及新思路。本文以含氮杂环类农药作为目标农药,首先建立了瓜环-染料超分子荧光探针,利用探针体系与农药相互作用后其光谱性质的改变实现农药的快速灵敏检测;其次开展了瓜环-农药超分子相互作用对改善农药抑菌生物活性研究。此外,还考察了铰接十四元瓜环与农药分子的新型包结作用模式,研究方法和内容如下:一、在八元瓜环(Q[8])与染料吖啶橙(AO)及派洛宁Y(PyY)相互作用的基础上,设计构筑了摩尔浓度比为1:1的Q[8]-AO,Q[8]-PyY荧光探针,探讨了两种荧光探针与噻菌灵(TBZ)、麦穗宁(FBZ)及多菌灵(CBZ)的主客体相互作用,并对其与农药之间可能的作用模式进行了研究。结果表明TBZ,FBZ,CBZ以协同作用的超分子包结形式使得荧光探针Q[8]-AO,Q[8]-PyY体系对三种农药有明显的识别作用。荧光探针对TBZ,FBZ,CBZ的分析检测性能研究表明:在室温条件下,酸性水溶液中TBZ,FBZ,CBZ均能使Q[8]-AO,Q[8]-PyY探针的荧光强度明显增强,且在一定浓度范围内与探针荧光强度的增加呈线性关系,且荧光探针对三种农药的检出限均低至10-8 mol/L,回收率范围:96.5~97.9%,有望用于水样中噻菌灵、麦穗宁及多菌灵的检测。通过细胞成像研究结果表明,该探针同样可以实现细胞中三种农药的快速检测。二、研究了七元瓜环(Q[7])、对称四甲基六元瓜环(TMeQ[6])、单甲基六元瓜环(HMeQ[6])与噻菌灵(TBZ)的超分子自组装作用,包括作用模式,包结比及主客体相互作用后pKa变化。对于Q[7]-TBZ作用体系,TBZ的苯并咪唑环部分进入瓜环空腔而噻唑环部分留在了瓜环端口外侧;TMeQ[6]-TBZ和TMeQ[6]-TBZ作用体系则是TBZ噻唑环进入TMeQ[6]和HMeQ[6]的空腔,苯并咪唑环位于瓜环端口外侧,三种瓜环与TBZ均形成了包结作用比1:1主客体包结物。采用平板对峙法研究Q[n]-TBZ超分子体系的形成对噻菌灵的抑菌活性的影响研究中发现,在中性水溶液条件下,主客体包合物Q[n]-TBZ很大程度提升了TBZ对小麦赤霉的抑菌活性,而酸性和碱性条件抑菌作用不明显。三、研究了新型铰接十四元瓜环(tQ[14])与紫精衍生物(PCn)的超分子相互作用,探讨了包合物的作用模式,作用比,包结常数及相关热力学参数等。研究结果表明:tQ[14]与客体分子形成了一种新颖的,具有“蚌壳状”特殊结构的主客体包合物,客体分子4,4-联吡啶及烷基链部分分别进入了瓜环空腔及“蚌壳状”内腔而形成作用比1:1的包合物,热力学参数分析结果表明包合物的形成为焓驱动并具有较高的焓值。