吡啶功能基臂式冠醚的化学传感及组装研究

该项目拟将二苯基吡啶、三联吡啶和菲咯啉等功能基分别共轭和非共轭地连接到一系列苯并冠醚的苯环上，利用侧臂吡啶上氮原子与过渡金属离子和稀土金属离子的配位特征，制备与母体臂式冠醚不同的超分子主体化合物，进而研究它们对碱金属/碱土金属离子、氨基酸、有机胺等的识别行为以及与带有富勒烯、二茂铁、四硫富瓦烯等基团的二级胺盐衍生物的分子组装行为，阐述识别和组装过程的热力学和动力学起源，揭示主体的"共轭和非共轭"、"配位和非配位"的结构特点与臂式冠醚的化学传感和离子/分子选择性的规律，探索它们在化学传感、分子逻辑门以及分子器件等方面的应用，为设计新的具有特异光谱响应和选择性的主体分子提供指导。

该项目设计合成了一系列含吡啶等功能基的臂式24-冠-8以及桥式双24-冠-8等衍生物，进而研究了这些冠醚受体对有机阳离子识别的热力学起源以及与富勒烯、二芳乙烯等不同分子形成的超分子体系的作用机理和化学传感行为，阐述了其分子识别的高选择性起源；通过两种不同大小冠醚环构筑了双轴杂[7]轮烷、以蒽桥联双冠醚为其中一个建筑单元构筑了一个可精确控制超分子配合物内给受体相对位置的“分子升降机”，进而通过自分类构筑了杂环聚准轮烷体系，研究了分子组装过程的机理和控制因素。这些研究不仅提供了几例基于吡啶功能基臂式冠醚-稀土离子的可逆分子开关和结构新颖的超分子器件，而且开创了冠醚在水溶液中高选择性地识别有机分子的新方法。