摘 要

超分子化学已经发展成为一个重要的学科领域。在过去近三十年中，在生物和物理领域助长了许多科研项目的发展。随着超分子化学的发展，人们开始关注到葫芦脲这一种“特殊”的分子。葫芦脲是一种有很好的包结结构的圆环状、两端开口的分子。可以像装东西的葫芦一样应用在超分子组装方面。

本文以碳酰胺和乙二醛为原料合成甘脲。再以甘脲和多聚甲醛为原料合成葫芦脲；以苯并丁二胺香豆素、葫芦脲为原料，进行超分子包结；最后通过荧光滴定、核磁方法验证其包结行为。

通过荧光滴定，我们发现主客体形成的超分子包结物的配合比例为1：1，通过包结常数计算公式得出，苯并丁二胺香豆素与葫芦脲[6]、[7]、[8]的包结常数分别为3.125×10⁴L/mol、4.525×10³L/mol、3.828×10³L/mol。

关键词：超分子化学；葫芦脲；荧光滴定

Research on Assembly and Recognition of coumarin dyes and Cucurbituril

Abstract

Supramolecular chemistry has become an important subject areas. Over the past nearly three years, the field contributed to the development of many research projects in the field of biological physics . With the development of supramolecular chemistry, people started to pay attention to cucurbituril, a kind of "special" molecules, which is extensively applied in supramolecular assembly.

In this paper, carbamide and glyoxal as starting marerials, glycoluril was synthesized. Then glycoluril reacting with paraformaldehyde gave cucurbituril. butanediamine Benzocoumarin as guest, cucurbituril as host, supramolecular inclusion was constructed; Finally, their inclusion behavior was verified by fluorescent titration and¹ HNMR.

According to result of fluorescence titration, we found that the proportion of host-guest complexes is 1: 1. Through calculation of fluorescence titration curve, the inclusion constant of butanediamine benzocoumarin ⊂ CB[6] , butanediamine benzocoumarin ⊂ CB[7] and butanediamine benzocoumarin ⊂ CB[8] were 3.125 × 10⁴L / mol, 4.525 × 10³L / mol, 3.828 × 10³L / mol respectively.

Keywords: Supramolecular chemistry; Cucurbituril; Fluorescent titration

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 综 述 1

1.1 前言 1

1.2 超分子化学的概念 3

1.3葫芦脲目前的发展状况 4

1.3.1葫芦脲的合成 4

1.3.2葫芦脲的结构与特性 5

1.3.3分子识别和分子组装 6

1.3.4葫芦脲的应用 7

1.4合成香豆素荧光染料的条件和方法 7

1.5合成葫芦脲的条件和方法 7

1.6本课题研究思路及意义 8

第二章 实验部分 9

2.1 实验材料与仪器 9

2.1.1 材料 9

2.1.2 仪器与设备 10

2.2实验内容 10

2.2.1葫芦脲CB[6] 、CB[7] 、CB[8]和化合物4b的合成工艺 10

2.2.2 4b⊂CB[6]、 4b⊂CB[7]和4b⊂CB[8]的荧光滴定 14

第三章 实验结果及分析 15

3.1 4b⊂CB[6]的荧光滴定曲线和包结常数 15

3.2 4b⊂CB[7]的荧光滴定曲线和包结常数 16

3.3 4b⊂CB[8]的荧光滴定曲线和包结常数 17

第四章 结论与展望 19

参考文献 20

致谢 22

第一章 综 述

1.1 前言

近几年超分子化学这一概念传得沸沸扬扬，以分子识别和分子组装领域的发展最为突出，取得了令世人瞩目的成绩，这也是自从1987年科学家Lehn^[1]提出超分子化学这一新兴的化学概念之后，超分子化学领域取得的最为迅速的发展。在这一当今科研界最热门的领域-超分子化学领域或者称之为主客体化学领域，最为核心的研究内容就是充当主体也就是受体的物质对于充当客体也就是底物的分子的识别和组装的研究。我们所称的分子的识别作用就是指充当主体也就是受体的物质对于充当客体也就是底物的分子通过非分子内作用力也就是非共价键的相互作用，相互选择并且进行结合从而产生某种特殊的特定功能的过程，这种选择性是之后两分子进行组装并且产生特定的组装功能的前提和基础。这也是我们在对充当主体也就是受体的物质和充当客体也就是底物的分子的识别和组装的研究的基础。因为往往只有具备有特殊的识别功能并且具备有效的识别部位的集团分子才是我们超分子化学研究的理想的分子受体。

在超分子化学领域或者称之为主客体化学领域的研究中，人们研究了大量的主体化合物，比如环糊精 (cyclodextrin) 、葫芦脲(cucurbituril)、冠醚(crown ether)、杯芳烃(calixarene)^[2]等几大类主体化合物。但是比较有意思的是:冠醚的发现显得非常的偶然^[3]，它是因为Pedersen的“基本性发现”才被重视起来的；人们自从1891年发现环糊精以来对他的研究就从来没有中断过，但是也是到了上世纪五六十年代才有了比较长远的发展；Gustche^[4]在1980年初对合成杯环烃的路线进一步的研究、优化让它不断的成熟之后，这一在1872年就被合成的物质才有了非常迅速的发展。葫芦脲的研究也和上述化合物的命途一样，虽然早在1905年就被人们合成出来，但是也是在1980年左右被国外的两位科学家Freeman和Mock^[5]重新研究，再确定了他的化学结构之后，作为我们超分子化学领域的主体化合物进行研究。所以综上所述不难发现，虽然这些物质很早之前就被人们发现并且制备出来，但是均没有引起太大的反响，反而随着超分子化学也就是主客体化学的发展而被人们广泛的研究从而得到了进一步的发展。

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