基于半瓜环改性的新型大环化合物的合成及其主客体化学研究

Hemicucurbiturils, as a class of macrocycles consisting of ethyleneurea linked by methylene bridges, are very easy to synthesize with simple monomer. Hemicucurbiturils can recognize some anions, but they exihibit poor recognization towards cations and small organic molecules. For the ethyleneurea can be easily cyclized with the help of template, there is a spacious area for us to design new macrocycles. Different from the reported derivatives, we have newly developed partial thio-hemicucurbiturils. On the basis of our previous study, we plan to construct some new macrocycles such as thio-hemicucurbiturils, aza-hemicucurbiturils, and bicyclic hemicucurbiturils. For constructing these new macrocycles, some special units will be designed and synthesized. After these new macrocycles have been synthesized successfully, the supramolecular chemistry of them will also be studied.

半瓜环是一类由半苷脲单体聚合关环而成的一类大环化合物，其单体结构简单，合成简便。半瓜环对一些阴离子具有一定的识别作用，但对阳离子及有机小分子的识别作用较弱。有别于已报道的改性研究，我们希望在我们已经合成出来的部分硫代半瓜环的基础上，设计构筑一些特殊的结构单元，借助半苷脲在模版试剂作用下容易成环的特性，合成出一系列基于半瓜环改性的新型大环化合物（硫代半瓜环，氮代半瓜环，双环半瓜环），探索半瓜环端口羰基氧被硫代、氮代后得到的杂代半瓜环以及新的双环半瓜环结构大环化合物的主客体化学性质，为新的超分子化学研究提供基础平台。

半瓜环作为瓜环的重要子集，是一类由半苷脲单元聚合而成的大环化合物，目前对半瓜环的改性研究主要是在半苷脲的乙基上进行。本项目在组成半瓜环的基本单元上对其进行了改性研究，通过将半苷脲单元替换成其它结构单元，开发了几种改性半瓜环的合成方法。项目以硫代半苷脲为替换单元，构建了系列硫代的半苷脲片段，探究了系列硫代半瓜环的定向构筑方法；通过含氮单元的引入，合成出了可供衍生化研究且具有生色团的改性半瓜环，并在氮上进行了前期的衍生化研究；通过苷脲的参与，合成出了含有苷脲结构的改性半瓜环，提供了又一可供后续衍生化的大环结构；通过将两个改性半瓜环进行连接，合成出了具有光响应变构性能的双环改性半瓜环。在合成出系列改性半瓜环的基础上，对其主客体化学性质进行了研究。项目的实施为超分子化学研究提供了新的大环研究平台。