论文部分内容阅读
超分子化学是研究两种以上的化学物种通过分子间弱相互作用缔结而成的具有特定结构和功能的超分子体系的科学。目前超分子研究主要集中于以冠醚、环糊精、杯芳烃和葫芦脲等为主体化合物的研究。葫芦脲(cucurbit[n]uril, CB[n])因其具有独特的疏水空腔和刚性结构,成为近几年来超分子领域的研究热点,对于葫芦脲同系物的合成以及自组装结构的研究在该领域中有着重要地位。室温离子液体是由特定的有机阳离子与阴离子构成,在室温或近室温下呈液态的熔盐体系,作为一种绿色溶剂,具有无挥发性、稳定性好等特点。磺酸功能离子液体作为一种室温酸性离子液体,近些年来的合成与应用发展迅速,其水溶液对CB[n]有较好的溶解度,使得CB[n]与客体分子在水相的组装成为可能。本工作主要考察了多种磺酸功能离子液体与CB[n]在不同条件下的组装作用,此外还考察了多种有机磺酸与CB[n]的组装作用。经过研究发现,对影响组装体三维结构的主要因素是离子液体阳离子([C3SO3Hmim]、[C3SO3HPy]、[C3SO3Htma]、[C4SO3Hmim])、离子液体阴离子(HSO4-、 Br-、N03-、H2PO4等)和CB[n](n=5,6,7,8)的尺寸大小；而合成条件(敞开体系80℃反应30min、水热密闭体系160℃反应2h、微波160℃反应30min)对组装体合成没有太大影响。当固定离子液体的阳离子为[C3SO3Hmim],改变阴离子(如HSO4-、BF4-、 Br-、N03等)时,组装主要受到阴离子酸性和空间构型的影响；当固定阴离子(H2P04-),改变阳离子([C3SO3Hmim]、[C3SO3HPy]、[C3SO3Htma]、[C4SO3Hmim])时,阳离子的结构也会影响组装；当固定离子液体阴、阳离子结构时,改变CB[n]环的大小会对组装结构有影响。另外,有机磺酸与CB[n]的组装主要受到磺酸结构和CB[n]环大小的影响。通过对实验条件的筛选和不断优化,共得到九种新型无金属参与的葫芦脲骨架结构,其中八种由离子液法得到,一种由有机磺酸法得到。经过X-射线单晶衍射分析,发现其分别具有不同的孔道结构及孔隙率,在吸附储存气体方面有潜在的应用性。