基于环糊精衍生物的分子组装及其光控行为研究

基于环糊精衍生物的分子组装及其光控行为研究超分子化学作为一门涉及化学、生物、材料、环境以及信息等众多领域的交叉学科,自问世以来一直倍受青睐。

其研究核心为分子识别和分子组装。

而其中通过非共价键将分子模块组装成高度有序、具有特定功能的组装体是广大超分子化学家为之奋斗的目标。

在本论文中,利用阴离子环糊精、偶氮苯桥联环糊精及偶氮苯桥联二茂铁构筑了新颖的超分子体系,并对其功能进行了探究;具体内容如下:(1)简要介绍了超分子化学和环糊精的概况,并对离子型环糊精和偶氮苯类衍生物在超分子化学研究中的进展进行了归纳。

(2)设计合成了一系列羧酸修饰环糊精,并研究了它们对阳离子两亲分子的诱导聚集行为,发现静电相互作用和多电荷在其中发挥了重要作用,基于此构筑了一种稳定的纳米粒子并实现了对模型药物分子的包载和缓慢释放。

(3)设计合成了偶氮苯桥联全甲基化β-环糊精,利用其顺反异构体在构型上的差异与两亲卟啉分子通过二级组装分别构筑了纳米管和纳米胶束,并通过光照首次实现了两种具有不同形貌组装体的相互转换。

(4)进一步研究了偶氮苯桥联全甲基化β-环糊精顺反异构体在不同溶剂中的构型,探究了其顺反异构体与四羧基卟啉的键合行为和组装行为;成功实现了光转换的纳米粒子和纳米线。

(5)设计合成了金刚烷修饰的苯丙氨酸二肽和偶氮苯桥联的β-环糊精,基于二肽类分子的组装特性,金刚烷修饰苯丙氨酸二肽自组装成纳米纤维;利用金刚烷与β-环糊精的键合,顺式和反式构型的偶氮苯桥联的β-环糊精的加入将纳米纤维分别转化为一维纳米管和二维纳米片,并且两种不同维度的组装体可以在不同波长的光照下进行可逆、往复的转换。

(6)设计合成了偶氮苯桥联的二茂铁,与α-环糊精构筑了光响应的准[2]轮
烷,利用葫芦[7]脲与二茂铁的超强键合进一步构筑了杂[4]准轮烷,其对光照和高温表现出良好的稳定性,因此其可以被认定为[2]轮烷。

基于此,利用大环分子通过非共价键进行封端的策略将拓宽轮烷的构筑方法。