含胍基衍生物的超分子建筑及結(jié)構(gòu)測定.pdf

1、氫鍵是一種廣泛存在的分子間相互作用力，在超分子化學(xué)、分子識別和晶體工程領(lǐng)域中占有很重要的地位。胍鎓離子及其衍生物上的氫原子多，擁有良好的定向性和形成多重氫鍵的能力，諸多的優(yōu)點(diǎn)使其在主客體化學(xué)中成為一個研究熱點(diǎn)。 與胍鎓離子多氫鍵給體相對應(yīng)的有機(jī)多羧酸配體具有強(qiáng)的接受氫原子形成氫鍵的能力，因而，以上述兩種組分構(gòu)筑主體晶格，季胺陽離子充當(dāng)客體可以構(gòu)筑出新穎的包合物，并以此來研究不同取代基的胍鎓衍生物、有機(jī)羧酸配體及季銨陽離子三者對于

2、包合物結(jié)構(gòu)的影響。 本論文通過溶液法成功地合成了10個含胍基衍生物的包合物，并利用X射線單晶衍射來測定它們的晶體結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果表明，胍鎓離子上的一個氫被其他基團(tuán)取代形成胍基衍生物后仍具有強(qiáng)的氫鍵結(jié)合能力。烷基胍鎓離子與烷基雙胍鎓離子相比，雙胍鎓離子上具有兩個胍基，擁有10個氫原子，因而比前者氫鍵結(jié)合能力更強(qiáng)，形成更加豐富的氫鍵網(wǎng)絡(luò)。另外，本文還探討了有機(jī)羧酸上的不同取代基及其位置的改變對于主體晶格結(jié)構(gòu)的影響，對于新穎包合物的合成

3、和設(shè)計具有一定的參考價值。 本論文第1章為引言，主要介紹超分子化學(xué)、包合物化學(xué)、氫鍵等方面的研究進(jìn)展及本論文的選題依據(jù)。第2章以胍鎓和烷基胍鎓離子為主體組件，選用苯甲酸衍生物和季銨陽離子作為客體模板，成功得到了4個包合物： (n—Bu)4N+·[C(NH2)3]+·[5-OH-1，3-C6H3(COO—)2]·2H2O(1) (n—Bu)4N+·[CH3(CH2)2NHC(NH2)2]+·2[p—OHC6H4CO

4、O—]·2H2O(2) (n—Bu)4N+·1，4-C6H4(COOH) COO—(3) (n—Bu)4N+·[CH3(CH2)2NHC(NH2)2]+·[1，4-C6H4(COO—)2]·2H2O(4) 包合物1是采用胍鎓離子和5-羥基間苯二甲酸作為主體組件，包合物Ⅰ具有與其相同的主體組件，由于客體的不同，前者形成層狀的主體晶格，后者則形成管道結(jié)構(gòu)，表明了客體對于包合物形成具有一定的影響。為了考察不同取代基的胍

5、鎓陽離子對于主體氫鍵網(wǎng)絡(luò)構(gòu)筑的影響，我們改用丙基胍鎓來代替胍鎓離子。包合物2管道結(jié)構(gòu)的成功構(gòu)筑表明了烷基取代的胍鎓離子同樣具有很強(qiáng)的形成氫鍵的能力。進(jìn)一步研究胍鎓對于包合物結(jié)構(gòu)的影響，我們首先采用對苯二甲酸單獨(dú)作為主體組分，觀察其包合形式，即化合物3。化合物3以脫去一個質(zhì)子的對苯二甲酸為主體形成一條氫鍵鏈，客體形成緊密的波紋陽離子層，大有“反客為主”的趨勢。包合物4由于主體丙基胍鎓的加入，在化合物3的基礎(chǔ)上主體結(jié)構(gòu)更加豐富，形成交叉管道

6、，充分說明了胍鎓對于主客體結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑能力。 為了使烷基胍鎓離子上具有更多的氫鍵給體，彌補(bǔ)丙基單胍鎓離子上丙基無法形成氫鍵的遺憾，第3章以烷基雙胍鎓離子，苯甲酸衍生物為主體，構(gòu)筑了4個新的包合物。 [(n—Bu)3N(CH2)4N(n—Bu)3]2+·[(H2N)2CNH(CH2)2CNH(NH2)2]2+·2[1，3-C6H4(COO—)2]·6H2O(5) 4(n—Bu)4N+·[(H2N)2CNH(CH2)2

7、NHC(NH2)2]2+·6[m—OHC6H4COO—]·8H2O(6) 4(n—Bu)4N+·[(H2N)2CNH(CH2)4NHC(NH2)2]2+·6[m—OHC6H4COO—]·8H2O(7) 4(n—Bu)4N+·[(H2N)2CNH(CH2)4NHC(NH2)2]2+·6[p—OHC6H4COO—]·14H2O(8) 包合物5～7均形成層狀的“三明治”式結(jié)構(gòu)，其中包合物5以雙季銨陽離子為客體，形成的包

8、合物主客體間存在弱氫鍵作用。這3個包合物均以包合物8則是以對羥基苯甲酸形成的Z形螺旋鏈組合得到管道結(jié)構(gòu)。 第4章以芳香胍鎓離子為主體組件，得到了2個新的化合物： {p—L(H2N)3C]+C6H4(COO—)}·4H2O(9) (n—Bu)4N+.·{p—[(H2N)2NHC]+C6H4COOH}·2Br—(10) 在化合物9和10的晶體結(jié)構(gòu)中，對胍基苯甲酸既含有氫鍵受體，又含有氫鍵給體，展示了特強(qiáng)的氫鍵