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近年来,超分子化学成为当前的研究热点,其与材料科学、信息科学和生命科学等领域密切相关。其中,环糊精作为第二代大环主体化合物被广泛的应用到了分子识别以及组装研究之中。在本文的工作中,我们合成了几种功能性基团修饰的环糊精衍生物并对其键合行为进行研究。利用其各自特点,设计出几种功能性的超分子组装体。论文的主要内容分为以下几部分: 1.简要介绍了超分子化学以及环糊精的概况,并概括总结了近年来基于环糊精的分子识别与分子组装的研究进展;此外,对于环糊精分子中的一个吡喃糖单元的翻转运动及其在构筑功能超分子组装体中的应用进行综述。 2.我们设计并合成了一种两亲性卟啉修饰全甲基化环糊精,对其在水溶液中的构象进行了研究。针对其构象特点,将其与不同摩尔比的四磺酸卟啉客体分子在水溶液中进行键合组装,从而构筑了两种具有不同形貌的可控纳米超分子组装体。进一步利用动态光散射(DLS)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、荧光光谱、核磁共振光谱(NMR)等方式对该组装体的形成以及转化机理进行了研究。该超分子组装体可以作为抗癌药物盐酸阿霉素的药物传递载体,适于放大合成和实际生产应用。 3.首次采用快速停留光谱以及紫外可见光谱、荧光光谱、核磁共振和分子模拟等方法测定了两种不同环糊精(天然环糊精和全甲基化环糊精)中的吡喃葡萄糖单元翻转的热力学以及动力学起源,进而推测了两种环糊精中吡喃葡萄糖单元翻转的机制。 4.对环糊精分子中的吡喃葡萄糖单元翻转的机理有了深入理解以后,我们合理预测、设计、合成了一种萘修饰环糊精,并对其构象进行了研究。同时我们引入另一种大环主体葫芦脲(Cucurbit[8]uril,CB[8]),协同利用两种大环主体分子的选择性键合特点,成功构筑了一种具有多刺激响应性能的超分子聚合物。该构筑策略利用两种大环分子键合的选择性以及方向性克服了超分子聚合物构筑的困难。