毕业论文课题相关文献综述

文 献 综 述

1前言

超分子化学是一门范围广泛、发展迅速的新学科，它主要研究主--客体分子之间通过非共价键组合为复杂化学体系的过程^[1]。自1987年Lehn提出超分子化学的概念后,超分子化学得到迅速发展,特别是分子组装和分子识别,取得了令人瞩目的成就。超分子化学的基础和核心是分子识别^[2]。所谓分子识别是指主体(或受体)与客体(或底物)通过非共价键相互作用,选择性结合并产生某种特定功能的过程,是组装及组装功能的基础。在分子识别和组装等方面研究中,往往只有具有特殊和有效识别部位或基团的分子,才能成为理想的超分子受体。

瓜环(cucurbit[n]uril,n=4～12),又称葫芦脲，是继冠醚(crown ethers)、穴醚(cryptandssss)、环糊精(cyclodextrins)和杯芳烃(calixarenes)之后又一类新的主体化合物^[3-5]。葫芦脲是一类新型高度对称的桶状大环分子.具有疏水的内部腔及由环绕的羰基氧原子组成的端口.结构上的特征使得瓜环区别于其它的超分子主体分子,并使得它能够通过疏水作用、氢键、离子Ο偶极等键合作用键合多种有机阳离子,通过与金属配位形成金属配合物^[6,7].近年来,随着超分子化学的兴起,瓜环化学已经形成超分子科学中新兴的一支.在超分子催化、超分子组装、分子识别、离子通道、超分子生物学、纳米科学、超分子药物学等领域展现广泛的应用.几个瓜环方面的综述性文章也相继被整理报道^[8].

2 合成

2.1 葫芦脲合成

1905年Behrend等利用甲醛和干脲(尿素和乙二醛的缩合物)在酸性条件下缩合成环制得一种的大环化合物^[9]，但是当时由于条件所限并没有确定其正确结构。1981年Freeman等重新研究了这个反应，得到了一种无色晶状化合物^[10]，由X射线衍射分析，确定其结构为(C₆H₆N₄O₂)₆。它是一种具有空腔的桶状大环，顶部和底部两端为羰基氧，又因其形状酷似葫芦(Cucurbitaceae)，故Freeman等提议用葫芦脲(Cucurbituril，简称CB)命名这种大环化合物，由于其系统命名太复杂，该俗名已被广泛应用。

Kim、Stoddart等相继合成了葫芦[5～11]脲、十甲基葫芦[5]脲、五环己烷并葫芦[5]脲和六环己烷并葫芦[6]脲等葫芦脲同系物^[11,12]。Nakamura分离出了部分取代的二苯基葫芦[6]脲(Ph2CB[6])^[13]。Day等得到了部分取代的六甲基葫芦[6]脲，并采用ESMS质谱和分子探针确定分子构象^[14]。

最近，葫芦脲新添了一类化合物,即反向葫芦脲(CB[n]),反向葫芦脲包括一个反向的甘脲单元。Kim和Isaacs等从甘脲和甲醛反应产生的混合物中分离提纯了CB[6]和CB[7],其产率分别为2.0%和0.4%^[15]。该反向甘脲单元的亚甲基氢质子指向葫芦脲的空腔内部,该特殊结构使得反向葫芦脲与其相应正常葫芦脲相比较,空腔变小、对称性变差,他们又通过在浓盐酸中加热CB[6]得到CB[5]、CB[6]、CB[7]的实验,证明了反向葫芦脲是动力学控制产物^[15]。

2.2 葫芦脲的功能化