共价键连三棱柱状分子笼的合成与笼内分子反应性能初探

由于在分子检测与传感、酶催化模拟、反应机理和合成化学研究中的重要性，分子笼的合成、结构、分子识别及分子笼内的反应一直是超分子化学研究的前沿领域。不同于文献中报道的利用金属配位、氢键构筑分子笼，本研究拟通过共价键连的方法，合成全新的基于三棱柱状的分子笼。本项目将建立合成方法，获得一系列具有不同空腔体积的三棱柱状分子笼以及相互连通的多空腔分子笼结构。并通过选择不同电子结构的上顶、下底和棱的片断，调节分子笼内的电子和包合性质，获得分子笼包合客体分子的规律。同时初步研究分子笼作为微反应器的潜能。

由于在分子检测与传感、酶催化模拟、反应机理和合成化学研究中的重要性，分子笼的合成、结构、分子识别及分子笼中的反应一直是超分子化学研究的前沿领域。不同于文献中报道的利用金属配位、氢键构筑分子笼，本研究的目的在于通过共价键连的方法，合成具有较大空腔体积的三棱状分子笼分子。项目按照计划任务进行，采用片段偶联法合成了双环氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪分子笼，研究了分子笼的结构和与阴离子的相互作用；实现了基于共价键连三棱柱状分子的相互连通多空腔分子笼的合成和结构表征；完成了含不同电子特性上顶下底、以及不同棱柱结构的共价键连三棱柱状分子笼的合成，实现了分子笼的衍生；通过棱柱的变换，高效合成了具有更大空腔的共价键连三棱柱分子笼，研究了其在溶液中的构象和官能化衍生；采用片段偶联法，合成了上顶和下底均为缺电子三嗪环的共价键连三棱柱分子笼，研究了其在固相中的结构；合成了苯基和吡啶基桥连的半分子笼特殊结构，探究了与不同过渡金属离子形成不同结构复合物的性能；合成了具有较大空腔的氧杂杯杂芳烃并对其结构进行了表征；研究了二价铜催化下的芳香C-H活化和C-O键、C-X键、Caryl-Calkynyl键和Caryl-Calkyl键的形成反应，实现了氮杂杯[1]芳烃[3]吡啶的区域选择性官能化；合成了氮杂杯嘧啶大环化合物和双氮杂吡啶大环化合物，实现了大环分子对富勒烯的识别，并在分子水平上揭示了与C60作用的本质。