三头柱芳烃与咪唑组装材料的合成及性能研究文献综述

 2022-11-30 02:11

文 献 综 述

摘要:超分子化学逐渐受到社会关注,柱芳烃也不断被科学家研究改进。柱[5]芳烃由于它独特的结构特性,可以和咪唑客体进行主客体反应,合成具有多刺激响应的荧光超分子聚合物,这极大地推动新型荧光功能材料的发展。

关键词:超分子化学;柱芳烃;主客体作用;咪唑客体

前言:柱芳烃的合成与发展极大地推动了超分子化学的进步。它的特性在生物化学等领域都有很大的利用价值。柱[5]芳烃具有独特的空腔结构,这些特性使得它在主客体络合,形成超分子化合物以及自组装有着重要的研究意义。由于它高度对称的结构和刚性富电子空腔使其成为中性分子和缺电子客体,如咪唑盐等主体分子结合,获得在荧光方面性能出色的材料。这还可以促进新型荧光功能材料的发展。

超分子化学的发展

1987年诺贝尔化学奖授予C.J Pedersen (佩德森)、J.M Lehn (莱恩)、D.J Cram (克来姆)三位化学家,以表彰他们在超分子化学理论方面的开创性工作。1967 年Pederson 等第一次发现了冠醚。这可以说是第一个发现的在人工合成中的自组装作用。Cram 和Lehn在Pedersen工作的启发下,也开始了对超分子化学的研究。从此之后,超分子化学作为一门新兴的边缘科学快速发展起来。从某种意义上讲,超分子化学淡化了有机化学、无机化学、生物化学和材料化学之间的界限,着重强调了具有特定结构和功能的超分子体系,将四大基础化学(有机化学、无机化学、分析化学和物理化学)有机地融合为一个整体,从而为分子器件、材料科学和生命科学的发展开辟了一条崭新的道路,且为21世纪化学发展提供了一个重要方向。而作为超分子化学主体化合物——柱芳烃, 由于具有独特的化学和空间结构, 柱芳烃类化合物综合了多的一个重要领域——主客体化学, 也越来越受到科学界和工业界的重视[1] 近年来, 超分子化学家们一直致力于研究和开发新的主体化合物, 以满足主客体化学研究、发展和应用的需要. 作为传统的主体化合物, 如冠醚、环糊精、杯芳烃和葫芦脲等已经在分子识别等领域得到初步应用。

柱芳烃的独特性以及发展

柱芳烃是一种结构对称、苯酚对位桥联的“柱”状大环低 聚超分子主体化合物。它是一类新型的类杯芳烃[2]合成受体,它是由对苯二酚单元通过亚甲基在2、5位相连接而形成的环状化合物。于2008年Ogoshi,Kanai等化学家[3]首次成功地合成。根据形成柱芳烃的单元个数不同,柱芳烃可分为柱[n]芳烃 (n=5,6,7,8,9,10),其中柱[n]芳烃 (n=5,6)研究较多。我国科学家曹德榕等人[4]在改进柱[5]芳烃合成方法时首次发现了柱[6]芳烃、柱[7] 芳烃等更大环的柱芳烃。

在柱[n]芳烃中,由于-CH2-桥键角张力的制约 ,柱[5]芳烃是常见的化合物,而柱[4]芳烃需要-CH2-键角为90°,而柱[6]芳烃需要-CH2-键角为120均为不稳定结构。1,4一二甲基柱[5]芳烃的单晶数据显示,-CH2-的平均键角为111.3度,非常接近碳原子sp杂化后轨道键角109.5度和五边形内角108度,结构比较稳定。因此,柱[5]芳烃的合成方法已经比较成熟。[5]侯军利课题组[6]在2012年用 1,4一二乙氧基苯和多聚甲醛在氯仿溶剂中反应 ,BF3-OEt2作催化剂, 通过控制反应时间,首次成功合成并分离出了柱 [5~10]芳烃。

主客体作用

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