超分子化学 葫芦脲

葫芦脲超分子(准)聚轮烷的研究进展侯昭升1,谭业邦1*,黄玉玲1,周其凤2(1山东大学化学与化工学院,济南250100;2北京大学化学与分子工程学院,北京100871)摘要:综述了一类新型超分子-葫芦脲(准)聚轮烷的最新研究进展,包括一维、二维、三维金属(准)聚轮烷,主链、侧链有机(准)聚轮烷和树状大分子(准)聚轮烷的最新研究情况,并对超分子(准)聚轮烷的前景进行了展望。

关键词:聚轮烷;超分子;葫芦脲;进展自从Lehn在1987年作了关于超分子化学的诺贝尔演讲之后[1],轮烷(rotaxane)作为这一领域的崭新成员迅速崛起。

随着超分子化学的飞速发展,自组装、自组织及自复制现象已成为新的研究热点,而且通过这些过程形成的轮烷、索烃等超分子实体也为在纳米和分子尺度上设计和构筑新型的分子器件提供了广阔的应用前景。

轮烷是由一个大环分子(主体)和一个从其内腔穿过并且两端带有大的基团(封基)的线性分子(客体)组成的分子化合物[2]。

如果没有封基或封基太小,线性分子与大环分子之间可自由地离解和缔合,则称为准轮烷(pseudorotaxane)。

在天然和人工合成主体中,人们对冠醚(cro wn ether)[3]、环糊精(cyclodextrin)[4]、杯芳烃(calixarene)[5]等几类主体化合物进行了大量的研究。

进入20世纪90年代以来,超分子化学的发展及非共价键相互作用的广泛应用极大地促进了这类化合物的合成,理论及应用性研究报道、专利申请不胜枚举,如化合物的捕集与分离、光活性物质的拆分、各种化学、药物的吸附或缓释剂、催化剂及载体、微胶囊乃至于轮烷、索烃等类功能纳米材料、超分子实体的合成[6~8]。

葫芦[6]脲(cucurbituril[6],简称CB[6],也称为南瓜环、瓜环、瓜烃。

见图1)早于1905年被合成出来[9],Freema和Mock等[10]于20世纪80年代初重新研究了这个合成反应,确定了其结构并作为主体化合物进行了研究。

《葫芦[6]脲改性天然多糖吸附剂的制备及吸附性能研究》篇一一、引言随着环境污染的日益严重，寻找高效、环保的吸附剂对于废水处理、空气净化等领域显得尤为重要。

天然多糖因其来源广泛、生物相容性好、环境友好等优点，常被用作制备吸附剂的基材。

近年来，葫芦[6]脲作为一种具有独特空腔结构的分子，在超分子化学领域受到广泛关注。

本文旨在研究葫芦[6]脲改性天然多糖吸附剂的制备方法及其吸附性能，以期为环保领域提供一种新型高效的吸附材料。

二、实验材料与方法1. 材料与试剂天然多糖（如淀粉、纤维素等）、葫芦[6]脲、溶剂（如水、乙醇等）、交联剂等。

2. 实验仪器电子天平、磁力搅拌器、真空干燥箱、烘箱、红外光谱仪、扫描电镜等。

3. 制备方法（1）天然多糖的预处理：对天然多糖进行提纯、干燥处理，以提高其纯度和活性。

（2）葫芦[6]脲改性天然多糖：将葫芦[6]脲与预处理后的天然多糖混合，通过化学反应将葫芦[6]脲接枝到多糖分子上，形成改性多糖。

（3）制备吸附剂：将改性后的多糖进行交联、干燥等处理，得到葫芦[6]脲改性天然多糖吸附剂。

4. 吸附性能测试（1）静态吸附实验：将吸附剂与含目标污染物的溶液混合，在一定温度下进行吸附实验，测定吸附前后的污染物浓度变化。

（2）动态吸附实验：在模拟废水处理系统中，考察吸附剂的吸附性能及稳定性。

（3）再生性能测试：对吸附后的吸附剂进行再生处理，考察其再生性能及重复使用效果。

三、结果与讨论1. 制备结果通过红外光谱、扫描电镜等手段对制备的葫芦[6]脲改性天然多糖吸附剂进行表征，结果表明改性成功，葫芦[6]脲成功接枝到多糖分子上。

2. 吸附性能分析（1）静态吸附实验结果：在一定的温度和时间内，葫芦[6]脲改性天然多糖吸附剂对目标污染物具有良好的吸附效果，且随着改性程度的提高，吸附效果逐渐增强。

（2）动态吸附实验结果：在模拟废水处理系统中，葫芦[6]脲改性天然多糖吸附剂表现出良好的动态吸附性能和稳定性，能够有效去除废水中的污染物。

《基于葫芦[6]脲聚合物的制备及超分子的性质研究》篇一一、引言葫芦[6]脲作为一种重要的超分子化合物，在科研和工业领域中具有广泛的应用价值。

近年来，基于葫芦[6]脲的聚合物制备及其超分子性质的研究逐渐成为化学领域的研究热点。

本文旨在探讨基于葫芦[6]脲聚合物的制备方法，并对其超分子的性质进行深入研究。

二、葫芦[6]脲聚合物的制备1. 材料与方法葫芦[6]脲聚合物的制备主要涉及到的材料包括葫芦[6]脲、交联剂、催化剂等。

首先，将葫芦[6]脲与适量的交联剂和催化剂混合，通过特定的合成方法进行聚合反应。

在反应过程中，要严格控制反应温度、时间和溶剂浓度等参数，以保证聚合物的质量和产率。

2. 制备过程在制备过程中，我们采用了溶液聚合法。

首先，将葫芦[6]脲溶解在适当的溶剂中，然后加入交联剂和催化剂。

在一定的温度下，进行聚合反应。

反应结束后，通过离心、洗涤、干燥等步骤得到葫芦[6]脲聚合物。

三、超分子性质研究1. 结构表征利用红外光谱、核磁共振等手段对葫芦[6]脲聚合物进行结构表征。

通过分析光谱数据，可以确定聚合物的分子结构和化学键类型。

此外，还可以通过扫描电子显微镜观察聚合物的形貌和尺寸。

2. 超分子性质研究葫芦[6]脲聚合物具有独特的超分子性质，如分子识别、自组装、包合等。

我们通过一系列实验研究了这些超分子性质。

例如，利用荧光探针法研究聚合物的分子识别能力；通过观察聚合物的自组装行为，研究其结构与性能的关系；利用包合实验研究聚合物与客分子的相互作用等。

四、结果与讨论1. 制备结果通过溶液聚合法，我们成功制备了葫芦[6]脲聚合物。

通过对产物进行结构表征，确认了聚合物的分子结构和化学键类型。

此外，我们还研究了不同合成条件对产物性质的影响，为后续的优化提供了依据。

2. 超分子性质分析（1）分子识别：葫芦[6]脲聚合物具有优异的分子识别能力，能够与特定分子形成稳定的包合物。

通过荧光探针法，我们发现聚合物对某些分子具有较高的亲和力，表明其在分子识别领域具有潜在的应用价值。

《基于葫芦脲可逆加成-断裂链转移（RAFT）聚合物的合成及性能研究》篇一一、引言近年来，葫芦脲（CB[n]）因其独特的空腔结构和优良的物理化学性质，在超分子化学领域中引起了广泛的关注。

特别是，利用葫芦脲进行可逆加成-断裂链转移（RAFT）聚合反应的研究已成为新的研究热点。

本文将针对基于葫芦脲的RAFT聚合物的合成及其性能进行研究。

二、基于葫芦脲的RAFT聚合物的合成（一）实验材料及设备实验所需材料包括葫芦脲、引发剂、单体等。

实验设备包括搅拌器、温度计、紫外-可见分光光度计等。

（二）合成方法采用RAFT聚合反应方法，将葫芦脲作为主要原料进行聚合。

在聚合过程中，利用引发剂引发单体与葫芦脲之间的加成反应，形成链状结构。

通过控制反应条件，如温度、时间等，使链状结构得以稳定增长。

（三）合成过程及产物表征在合成过程中，通过紫外-可见分光光度计等手段对反应过程进行实时监测。

通过调整引发剂用量、反应温度和时间等参数，获得最佳的反应条件。

反应结束后，对产物进行纯化，得到纯净的基于葫芦脲的RAFT聚合物。

利用红外光谱、核磁共振等手段对产物进行表征，确认其结构和性能。

三、基于葫芦脲的RAFT聚合物的性能研究（一）热性能研究通过差示扫描量热法（DSC）和热重分析（TGA）等方法，研究聚合物的热性能。

结果表明，基于葫芦脲的RAFT聚合物具有良好的热稳定性，能够承受较高的温度变化。

（二）机械性能研究通过拉伸测试和硬度测试等方法，研究聚合物的机械性能。

结果表明，该聚合物具有较高的拉伸强度和硬度，显示出良好的机械性能。

（三）光学性能研究利用紫外-可见分光光度计等手段，研究聚合物的光学性能。

结果表明，该聚合物具有良好的光学性能，可用于制备光电器件等领域。

四、结论本文成功合成了基于葫芦脲的RAFT聚合物，并对其结构和性能进行了深入研究。

结果表明，该聚合物具有良好的热稳定性、机械性能和光学性能，具有广泛的应用前景。

此外，该研究为进一步开发新型的葫芦脲基RAFT聚合物提供了重要的理论依据和实验基础。

向日葵状葫芦脲的合成与超分子自组装王巧纯【摘要】葫芦脲(C B[n],n为最小重复单元数)是一类由苷脲与甲醛经缩合环化而形成的大环分子,因具有良好的分子识别性能及配位性能,在分离、催化、医药、互锁分子及超分子体系构建等领域有着广泛的应用.本课题组在苷脲分子中间的桥上增加一个碳原子,得到苷脲类似物丙基二脲(TD),TD进一步与甲醛缩合环化得到一系列向日葵状葫芦脲类似物(TD[n]).与传统苷脲相比,TD容易在碳原子上衍生化,衍生物对成环反应的影响较小,容易获得TD[n].相比CB[n]的n最小值为5,TD[n]的n 最小值减小到4,TD[4]是目前为止文献报道的葫芦脲家族的最小成员.此外,这些TD[n]有的对金属离子具有很好的选择配位能力,有的对质子化有机胺具有强的外结合性能,它们分别构建了一系列一维、二维或刺激响应型超分子聚合物.研究结果为TD[n]在超分子化学等领域的进一步应用打下坚实的基础.【期刊名称】《功能高分子学报》【年(卷),期】2019(032)001【总页数】4页(P9-12)【关键词】葫芦脲;大环分子;自组装;超分子聚合物【作者】王巧纯【作者单位】华东理工大学化学与分子工程学院精细化工研究所,结构可控先进功能材料及其制备教育部重点实验室,上海200237【正文语种】中文【中图分类】O631葫芦脲(CB[n], n为最小重复单元数)是一类由苷脲(G)与甲醛在酸性条件下缩合而成的大环分子，其结构通常具有高度对称性，外形类似南瓜，内部是隆起的疏水空腔，两个端口由羰基环绕而成。

CB[n]可以包结气体分子、有机小分子、金属离子以及带正电荷的物质，近年来成为催化、材料以及超分子化学等领域的研究热点[1-4]。

自1981年CB[6]结构首次被确定以来[5]，CB[5]、CB[7]、CB[8]、CB[10]、CB[13]～CB[15] 以及不少葫芦脲衍生物及类似物相继被报道[6]。

由于苷脲与甲醛在缩合环化过程中会生成一系列同系物，以及苷脲只有在其腰部桥碳位置(图1(a))才可以引入官能团，而官能团的空间位阻效应不利于苷脲与甲醛的缩合环化，因此葫芦脲家族的分离提纯以及功能化修饰一直是该研究领域的难点。

Univ. Chem. 2018, 33 (1), 61−68 61收稿：2017-08-18；录用：2017-09-22；网络发表：2017-10-09*通讯作者，Email: hua.zou@基金资助：国家自然科学基金(51503123)•知识介绍• doi: 10.3866/ 葫芦脲的研究进展刘海洋，王霞，邹华*上海理工大学材料科学与工程学院，上海 200093摘要：葫芦脲(CB[n ])及其衍生物是由n 个苷脲单元连接成的穴状分子，因其结构特殊，受到广泛的关注与研究。

本文综述了CB[n ]的性质、合成以及近年来CB[n ]在分子开关、催化剂、药物载体等方面的研究进展。

关键词：葫芦脲；性能；合成；应用中图分类号：G64；O6Research Progress of Cucurbit[n ]urilLIU Haiyang, WANG Xia, ZOU Hua *College of Materials Science and Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, P. R. China.Abstract: Cucurbit[n ]urils (CB[n ], n = 5–8 of glycouril units), a class of barrel-shaped macrocyclic cavitand, have been receiving considerable attention in recent years. The aim of this review is to summarize the recent developments on the synthesis, properties and applications of CB[n ]. The applications of CB[n ] in molecular switches, catalysts and drug carriers are highlighted.Key Words: Cucurbit[n ]uril; Property; Synthesis; Application1 引言CB[n ]即葫芦脲，又叫瓜环。

基于葫芦脲的发光材料的研究进展摘要：葫芦[n]脲（CB）具有特殊的疏水空腔结构，能够与客体分子在水溶液中形成具有高选择性和较强的结合能力的主客体复合物。

当葫芦脲（CB）与带有荧光基团的客体分子形成主客体复合物时，发光性质会随主客体络合行为而变化。

本文将对最近发表的基于葫芦脲主客体化学的发光材料的研究进行简要梳理。

关键词：葫芦脲；主客体相互作用；超分子发光材料在过去几十年中，葫芦[n]脲（CB）作为一类大环主体化合物，在超分子化学研究中，特别是在材料科学领域中广受关注[1,2]。

由于其特殊的疏水空腔结构，葫芦脲（CB）能够与各种新颖的客体分子，在水溶液中形成特殊的主客体复合物，且具有高选择性和高结合常数的特点[3-6]。

特别是带有发光基团的客体分子，在与葫芦脲（CB）形成主客体复合物时，其发光性质随主客体络合行为产生显著变化[7]。

本文将对最近发表的基于葫芦脲主客体化学的发光材料的研究进行简要梳理。

1.基于葫芦脲的聚集诱导发光材料聚集诱导发发光效应（AIE）是一类由于分子运动受到分子聚集影响，从而产生荧光增强的特殊现象[8]。

与传统分子荧光现象不同，通常情况下具有AIE效应的分子是一类具有可灵活旋转或振动的分子结构，其在低浓度或分散状态下基本不发光，但在聚集状态下会强烈发光。

其发光主要原理是由于在聚集状态下，分子运动在空间上受到限制，AIE分子遵循辐射路径来消耗吸收的能量，从而出现强烈的荧光发射。

因此，基于超分子化学主客体相互作用，将AIE分子包裹进入葫芦脲CB[n]分子的空腔中，能够有效限制AIE分子在空间上的旋转和运动，从而产生显著的荧光增强效应。

基于以上策略，刘思敏课题组报道了一种超分子发光轮烷[9]。

该设计由葫芦脲CB[10]作为主体，末端修饰四苯乙烯基团的紫精分子作为客体，构成轮烷结构。

2.基于葫芦脲的室温磷光材料图1.葫芦脲CB[8]与三嗪衍生客体（TBP）包合实现在水溶液中的纯有机室温磷光室温磷光效应（RTP）常用于生物传感、成像以及电子发光器件领域。