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瓜环化合物的超分子自组装研究新进展

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ｔ ｈａ ｎ ｉ ｄｅ ｉ ｏ ｎ ｓ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｃ ｕ ｃ ｕ ｒ ｂ ｉ ｔ ｕ ｒ ｉ ｌ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｕ ｎ ｄ ｓ ， ｓ ｕ ｐ ｒ ａ ｍｏ ｌ ｅ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ， ｓ ｅ ｌ ｆ － ａ ｓ ｓ ｅ ｍｂ ｌ ｙ
瓜环 又称 葫芦 脲 ， 因其 结 构 外 形 酷 似 南瓜 又 为
ＺＨＡＮＧ Ｌａ ｉ — ｘ ｉ ｎ ，ＺＨＡＯ Ｗｅ ｉ — ｘ ｉ ｎ ｇ，ＺＨＵ Ｈａ ｉ — ｙ ｕ ｎ
（ Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ＆ Ｃ ｈ ｅ ｉｃ ｍ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｄ ｅ ｐ ｍ ＇ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ， Ｂ ａ ｌ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ａ ｒ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， Ｂ ａ ｌ ｉ ７ ２ １ ０ １ ３ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｘ ｉ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈｉ ｓ ｐａ ｐ ｅ ｒ ｂ ｒ ｉ ｅ ｆ ｌ ｙ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ，ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｙ， ａ ｎ ｄ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ｕ ｃ ｕｒ ｂ ｉ ｔ ｕ ｉｌ ｒ ｃ ｏ ｍ—
ｐ ｏ ｕ ｎ ｄ ｓ ．Ｅ ｍ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｐ ｕ ｔ ｏ ｎ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｐ ａ ｔ ｒ ｓ ： ① ｈ ｏ ｓ ｔ —ｇ ｕ ｅ ｓ ｔ ｃ ｏ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｓ ｕ ｐ ｒ ａ ｍ ｏ ｌ ｅ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｃ ｕ ｃ ｕ ｒ ｂ ｉ －
环 状物 ， 故取 名瓜 环 。瓜环 是超 分子 化学 中继 冠醚 、
环 糊精 、 杯芳 烃之 后 发 展起 来 的 又一 类 新 型 高 度对
特性 ， 目前 已渗透到材料科学 、 能源科学 、 医药学科
学、 环境 科 学 、 生命 科 学 、 国防 科学 、 工业 、 农 业科 学
等众 多 热点领 域 。 同时 瓜 环 化学 在 超 分 子催 化 、 分
称 的桶 状大 环主 体分 子 。其 桶状 结 构具有 两 端开 口
子识 别 、 离子通 道 、 超分子 生物 学 、 纳米科 学 、 超 分子
药物 学等 领域有 着 广 阔的应用 前景 。
的空腔 ， 两 端 口尺 寸 相 同 ， 空 腔 内 直径 大 于 端 口直
径 。由于其 具有 内疏 水外 亲水 空腔 及 由环绕 的羰基
（ 宝鸡文理学院化学化工院， 陕西宝鸡 ７ ２ １ ０ １ ３ ） 摘 要： 简要介绍了瓜环化合物的结构特征 、 性质及应用。详细综述了 ： ①瓜环化合物的主客体配位作 用及其超分子结构 ； ②瓜环与碱金属和碱土金属的配位组装及超分子结构 ； ③六元瓜环与过渡金属离子及镧
系离子 形成 的超 分子 自组 装结 构 。
１ 瓜 环化合 物 的主客体配位作用及 其 超分子结 构
１ ． １ 对位 环 己六元 瓜环 与钇 离子 的配位作 用
基 金项 目： 陕西省植物化学重点实验室基金 资助项 目（ ０ ９ Ｊ Ｓ ０ ６ ６ ） ； 陕西 省教育厅 自然科学基 金资助课题 （ ０ ４ Ｊ Ｋ １ ４ ７ ） ； 宝鸡文
关键 词 ： 瓜环 化合 物 ， 超分子， 自组 装
中 图分类 号 ：Ｏ ６ １ ４ ． ７
Ｒｅ ｃ ｅ ｎｔ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｐｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｎ Ｓ ｕｐｒ ａ ｍｏ ｌ ｅ ｃ ｕｌ ａ ｒ
Ｓ ｅ ｌ ｆ － ａ ｓ ｓ ｅ ｍｂ ｌ ｙ ｏ ｆ Ｃｕ ｃ ｕ ｒ ｂ ｉ ｔ ｕ ｒ ｉ ｌ Ｃｏ ｍｐ ｏ ｕ ｎ ｄ ｓ
２ ０ １ ３年第 ４ ２卷 第 ３期
合 成材料 老化 与应 用
４ ３
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： 专论 与综 述
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瓜 环 化 合 物 的超 分 子 自组 装研 究 新 进 展 木
张来 新 ， 赵 卫星 ， 朱海 云
பைடு நூலகம்
ｔ ｕ ｒ ｉ ｌ ｃ ｏ ｍ ｐ ｏ ｕ ｎ ｄ ｓ ； ② ｃ ｏ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｓ ｓ ｅ ｍ ｂ ｌ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｓ ｕ ｐ ｒ ａ ｍ ｏ ｌ ｅ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ ｃ ｕ ｃ ｕ ｒ ｂ ｉ ｔ ｕ ｒ ｉ ｌ ｓ ｏ ｎ ａ ｌ ｋ ａ ｌ ｉ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｏ ｒ ａ ｌ ｋ ａ — ｌ ｉ ｎ ｅ ｅ ａ ｒ ｔ ｈ ｍｅ ｔ ａ ｌ ； ③ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｓ ｕ ｐ ｒ ａ ｍ ｏ ｌ ｅ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｓ ｅ ｌ ｆ —ａ ｓ ｓ ｅ ｍ ｂ ｌ ｙ ｆ ｏ ｒ ｍ ｅ ｄ ｂ ｙ ｃ ｕ ｃ ｕ ｒ ｂ ｉ ｔ ［ ６ ］ ｕ ｒ ｉ ｌ ａ ｎ ｄ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ａ Ｌ ／ ｌ ａ ｎ —
氧 原子 组成 的端 口 ， 因而 结 构 上 的特 征 使 瓜 环 能 够
通过疏水作用、 氢键 、 离子偶极等键合作用键合多种
有 机 阳离子 ， 并能络合 金属离子形成金 属配合物。 由于瓜 环有选 择 性 的络合 作用 和有超 分 子 自组 装 的
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ２— ２ １

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羟基瓜环—杂多酸超分子自组装实体的构筑

羟基瓜环—杂多酸超分子自组装实体的构筑

羟基瓜环—杂多酸超分子自组装实体的构筑“羟基瓜环—杂多酸超分子自组装实体”是一个很独特的概念，它研究的是利用羟基瓜环酸偶联剂（HGAs）连接多种杂多酸（GAs），形成能够自组装的超分子实体。

根据目前的研究发现，这种超分子实体可以用来提高材料的物理性能、化学性能和流体性能，并且具有抑菌、抗除草、抗霉菌和复合材料的特点。

首先，要制备羟基瓜环—杂多酸超分子自组装实体，需要将杂多酸和羟基瓜环酸偶联剂混合在一起，然后将它们加热，使羟基瓜环酸偶联剂与多种杂多酸发生反应。

然后，在加入醋酸或其他活性试剂等一定条件下，反应物分子会自发组装形成聚合物微观结构。

这种自组装的过程可以归结为HGAs和GAs的水热聚合反应，从而得到羟基瓜环—杂多酸超分子自组装实体。

羟基瓜环—杂多酸超分子自组装实体具有良好的力学性能，如伸展强度和变形性等，可以用来改善复合材料的性能，提高新材料的机械性能。

此外，羟基瓜环—杂多酸超分子自组装实体也可以用来提高材料的化学和工艺性能，比如可以减少粘合剂的流失，改善活性材料的抗腐蚀性，以及增强材料的抗污性和除尘性。

此外，羟基瓜环—杂多酸超分子自组装实体还可以用于制备抗菌剂、抗霉菌剂和抗除草剂等。

对于抗菌剂而言，超分子实体具有抗耐药性的优势，由于它依靠羟基瓜环酸偶联剂将生物活性物质固定在杂多酸上，从而实现多种功能性材料分子的有效限定，从而抑制病原体的繁殖与扩散。

同样，超分子实体可以实现抗除草剂和抗霉菌剂的抗蚀效果。

综上所述，羟基瓜环—杂多酸超分子自组装实体具有多种优势，可以被广泛应用于不同类型的新型材料中，是实现改善复合材料性能的理想材料。

未来，研究人员将继续深入探索羟基瓜环—杂多酸超分子自组装实体的构筑，并期待能够发现新的性质，为材料工程领域带来更多惊喜。

以瓜环为主体的金属离子配合物研究新进展

以瓜环为主体的金属离子配合物研究新进展

中圈分 类号： ２ １ ５ 文献标识码 ： Ａ 文章 编号 ；６ １ ９ ５ ２０ ）５０２ ．５ １ ７ ． ０ （０ ８ ０ —０ ６０ ９
瓜环 （ ｃｒｉ ｎ ｕｉ ， ｃ ｕｂ ［ ］ｒｓ以下简称 Ｃ ［ ］ ， ＝４ ｕ ｔ ｌ Ｂ ｎ ｓｎ
～
瓜环具有特殊 的结构和性质【 ３ 环绕在其端 １】 －，
以瓜环为主体 的金属离子配合物研究新进展
张桂 玲 ， ． 罗绪 强２ 一 ， ３
（． １ 贵阳学 院化学与材料科学 系， 贵州 贵阳 ５００ ； ５０ ３
２ 中国科学 院地球化学研究所环境地球 化学 国家重点实验室 ， ． 贵州 贵阳 ５ ０ ０ １ ． ５０ ２ ３ 中国科学 院研究生院 ， 北京 摘 １ ０ ９ ｏ４ ）
１ ） 一类 由亚 甲基 桥 联 苷 脲 单元 形 成 的 新型 笼 ２是
状 大 环 化 合物 ， 超 分 子 化 学 中继 冠 醚 （ｌｖｌ 是 ｃ ｃ ￣ｒ
ｅ ｅ）环糊 精 （ｙｌｄｘｒ ， ｔ ｒ、 ｈ ｃｃ ｅｔｎ 以下 简 称 Ｃ 、 芳 烃 ｏ ｉ Ｄ）杯 （ａｉａｅｅ之后 备受 瞩 目的 又一类 新型 大环 主体 分 ｅｌ ｒｎ ） ｘ 子， 具有两 端开 口的空 腔 ， 两 端 口尺 寸相 同 ， 腔 其 空 直径大 于端 口直 径 ， 个端 口各 有 与 单元 结 构 数 相 每 同的氧原子 ， 同时 笼壁上 有 大 量 的氮 原子 ， 其数 目 ４
子识别 ， 超分子催化以及分子组装等领域都可能具 有广阔的应用前景和开发潜力［ １ 。 ８ ｏ －］
［Ｃ （＝ ３ Ｄｎ ｎ － ７Ｃ ｎ ２ － Ｄ（＝ ） 图１ — ５８元瓜环和 ． ． 糊精的分子结构示意图 环
基金项 目：ｌ 自然科 学基 金项 目（０７ ０６资助和贵 阳学院科技基金项 目 １家 ｉ ２４ １５ ） 资助
新型瓜环化合物的合成自组装及应用

新型瓜环化合物的合成自组装及应用

新型瓜环化合物的合成自组装及应用
近年来，随着新材料研究的发展，瓜环化合物已经逐渐成为研究的热点。

它具有宽的光谱范围、可调的聚集性能和耐热性等优点，已经在金属催化剂、光催化剂以及生物感测器等方面有广泛的应用，特别是在金属有机聚合物中表现出其独特和引人注目的性能。

瓜环化合物的合成自组装利用分子自组装策略，可以产生稳定的有序结构和组装方向性。

由于瓜环的特殊结构，它能够向外扩张而形成具有子结构结构，从而具有良好的空间分布能力和超强的充热性。

瓜环化合物的自组装过程可以分为自组装开始、功能域形成、配位结构形成和性能加工几个主要阶段。

瓜环化合物具有很高的应用价值，它不仅可以用于功能材料、传感器、电化学反应器、催化剂等领域，而且还可以应用于电池材料新材料和太阳能电池材料等领域。

例如，研究人员通过合成策略已经建立了一种新型的铁瓜环化合物，用于光伏保护、太阳能电池材料中。

这种合成的瓜环化合物具有极好的光吸收特性以及卓越的抗热性，能有效的改善电池的光效性和热稳定性。

同时，瓜环化合物也应用于安全和鉴别技术中。

由于其独特的结构，它们可以通过简单的化学反应，向终端用户发射可识别的信号。

此外，它们也可以用来识别安全发射体和防范网络攻击，使得网络协议更加安全。

综上所述，瓜环化合物的合成自组装具有良好的应用价值，可在金属有机聚合物、晴能电池材料、传感器、安全和鉴定技术等领域得到充分发挥。

未来，瓜环化合物的合成自组装技术仍有待进一步开发与应用，以开发更多的新型瓜环化合物，从而增进人们对新材料研究的认识。

笼状化合物--瓜环与六次甲基四胺自组装结构的NMR研究

笼状化合物--瓜环与六次甲基四胺自组装结构的NMR研究


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第 48 卷 第 22 期 2003 年 11 月
简报
图 6 HMTA 和 Q[7]的 1H NMR 谱图
(a) HMTA︰Q[7]~1.5︰1, (b) HMTA︰Q[7] ~ 9︰1
图 7 HMTA HCl 和 Q[7]的 1H NMR 谱图
(a) HMTA︰Q[7] ~ 1︰1, (b) HMTA︰Q[7] ~ 3.5︰1

简报
第 48 卷 第 22 期 2003 年 11 月
图 3 HMTA-Q[5]-HMTA-Q[5]-HMTA 自组装分子胶囊壳(a)或超分子 Q[5]是以何种健合方式 发生作用, 我们推测可能是 HMTA 的氮通过水分子 作 为 氢 键 键 桥 与 瓜 环 端 口 的 氧 形 成 =N··H-O-H···O C=的形式进行结合.
简报
图 2 HMTA-Q[5]的 1H NMR 谱图
(a) HMTA ︰Q[5] ~1︰1, (b) HMTA ︰Q[5]~5︰1, (c) HMTA︰Q[5]~10︰1
图 1 HMTA 在氘代水中的 NMR 谱图
图 2 所示为不同摩尔比的 HMTA 与 Q[5]的 1H NMR 谱. 图中对各种质子峰进行了归属, 其中带“ ” 的为在瓜环端口具有相互作用的峰.
2.2 HMTA 与 Q[5]的作用 HMTA 是一种对称性很高的笼状结构分子 , 所以
在它的 1H NMR 谱图中, 只有一个单峰(如图 1 所示). 当 HMTA 与瓜环在端口或笼体相互作用形成自组装 (超分子)或包结配合物时, 由于瓜环的屏蔽或去屏蔽 作用, 导致其亚甲基上质子的化学环境发生变化, 从 而使 HMTA 质子的化学位移有所不同 . 根 据 核 磁 共 振谱提供的信息, 可较准确地了解因相互作用形成自 组装(超分子)或包结配合物的结构特征, 推测其基本 性质 .