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柱芳烃固有手性研究进展1. 引言1.1 研究背景柱芳烃是一类具有特殊结构和性质的化合物，由苯环连接而成，通常具有高度的稠合性和不对称性。
柱芳烃固有手性是指其分子内部存在的手性结构，这种手性是由于柱芳烃分子中的不对称原子排列而产生的。
研究柱芳烃固有手性不仅可以揭示其在化学反应中的作用机制，还可以为有机合成领域提供新的手性合成方法和手性催化剂。
随着对手性化合物在医药、材料等领域应用的不断扩大，研究柱芳烃固有手性的重要性日益突显。
目前，关于柱芳烃固有手性的研究主要集中在其产生机理、研究方法、在有机合成中的应用以及发展方向等方面。
对于柱芳烃固有手性的研究仍存在许多尚未解决的问题，比如在获取手性过程中的立体选择性和反应条件的优化等方面仍有待深入探讨。
本文旨在系统总结柱芳烃固有手性的研究进展，探讨目前存在的问题并展望未来发展方向，为进一步开拓柱芳烃固有手性研究的新途径提供参考。
1.2 研究目的柱芳烃固有手性研究的主要目的是探索柱芳烃分子中固有手性的产生机理，以及寻找合适的研究方法来解析和利用柱芳烃分子中的手性信息。
通过深入研究柱芳烃分子的结构特点和固有手性的产生机理，我们可以更好地理解手性现象在有机分子中的作用和影响，为有机合成领域的发展提供新的思路和方法。
柱芳烃固有手性研究的目的在于深入探索手性化合物中的固有手性特性，为有机合成领域的发展和手性化合物的研究提供新的思路和方法。
1.3 研究意义柱芳烃是一类具有重要生物活性和药理学价值的化合物，其具有丰富的结构多样性和化学反应性，因此一直以来备受有机化学领域的关注。
柱芳烃固有手性研究的重要性在于其可以为合成有机化合物提供新的方法和途径，同时也有助于深入了解柱芳烃的结构与性质之间的关系。
通过研究柱芳烃固有手性，我们可以更好地理解这类化合物在生物学、药物化学以及材料科学等领域的应用潜力。
柱芳烃固有手性研究的深入，也有助于拓展手性化合物的合成方法，并推动手性化学在不对称合成、药物研发和材料设计等方面的应用。
![混柱[5]芳烃的主客体络合及自组装性能研究](https://img.taocdn.com/s1/m/6860979181c758f5f71f6734.png)
混柱[5]芳烃的主客体络合及自组装性能研究柱芳烃是由对苯二酚单元与亚甲基对位连接而成的一种新型大环主体分子，具有高对称性、刚性和富的电子特性，对许多中性和缺电子分子客体包括紫精盐、吡啶盐、乙腈、胺、烷烃等表现出有趣的主客体性能。
自从Ogoshi等人于2008年首次报道柱芳烃的合成以来，柱芳烃在主客体化学、自组装化学和荧光化学方面的研究备受关注。
本文主要以混柱[5]芳烃的合成及其主客体络合性能和自组装性能方面开展以下的研究工作：（1）建立一种以三氯化铁为催化剂的高产率的选择性合成特定类型的混柱[5]芳烃的方法，产率5085%。
首次发现混柱[5]芳烃对卤代烃的络合性能，且混柱[5]芳烃侧链对其客体的络合作用具有非常大的影响。
结果表明：含有一个溴己基侧链的混柱[5]芳烃（3b）与1,4-二溴丁烷（DBB）只有1:1的络合方式，而含有一个丁基侧链的混柱[5]芳烃（3f）与DBB则存在1:1和2:1两种络合方式。
此外，发现乙基柱[6]芳烃不与DBB分子络合，可能的原因是相比于柱[5]芳烃的8.1空腔，乙基柱[6]芳烃的空腔达到9.5±0.5，空腔过大而导致DBB分子不能很好的络合在柱[6]芳烃的空腔里。
（2）通过核磁、粘度、晶体结构研究了3b和上下缘各含有一个溴己基侧链的混柱[5]芳烃（3g）的自组装性能。
研究结果表明：3b在低浓度下发生分子内自组装，高浓度时则通过分子间的自组装而形成互抱式二聚体；而3g只发生分子内自组装且与浓度无关。
（3）合成了含有一个醇羟基侧链的混柱[5]芳烃衍生物并研究了它们的自组装性能，6-羟己基柱[5]芳烃（5）自组装时既可以形成分子内单体络合物，又可以形成分子间互抱式二聚体，它们的相互转化过程可以通过浓度、温度、溶剂、氢键等调控得以实现；而对于侧链较短的4-羟丁基混柱[5]芳烃（4）不适合分子自组装。
此外，通过对含有醇羟基侧链的混柱[5]芳烃5与含有溴烷基侧链的混柱[5]芳烃3b的自组装性能比较得出，5更利于自组装成二聚体，且其晶体结构更稳定。
柱芳烃固有手性研究进展柱芳烃固有手性的研究始于20世纪60年代，当时化学家们发现某些柱芳烃分子在溶液中呈现出旋光性。
通过对这些分子进行研究发现，柱芳烃分子的手性来源于其分子内部的构象不对称性。
具体来说，柱芳烃分子的手性可归因于其分子内部的空间位阻效应或者不对称构象。
这种固有手性的产生机制为柱芳烃分子的手性合成和应用提供了重要的理论基础。
近年来，固有手性柱芳烃的研究取得了许多新的进展。
一方面，研究学者们通过合成设计新型柱芳烃分子，探索不同分子结构对固有手性的影响。
美国化学家D.W.斯蒂尔等人设计合成了一系列四氮杂柱芳烃衍生物，并研究了它们的手性性质。
他们发现，该类柱芳烃分子的手性主要来源于分子内部的构象不对称性，这为探索柱芳烃固有手性的产生机制提供了新的范例。
研究学者们也致力于开发新的分析方法和技术，以便更准确地研究固有手性柱芳烃的性质和行为。
德国化学家G.施瓦特等人利用高分辨质谱技术对柱芳烃分子的手性进行研究，发现了某些碳桥合柱芳烃分子的手性来源于其分子内部的构象不对称性。
这些方法的发展为更深入地理解固有手性柱芳烃的机制和性质提供了重要的技术支持。
固有手性柱芳烃的研究不仅提供了一种理论基础，而且也在实际中具有重要的应用价值。
一方面，固有手性柱芳烃可作为手性诱导剂，用于催化不对称合成反应。
日本化学家T.山口等人利用柱芳烃分子成功地催化了一种对映选择性的有机反应，制备了手性分子。
这为利用固有手性柱芳烃在有机合成中实现手性控制提供了有力的实验支持。
固有手性柱芳烃还可用于制备手性材料。
法国化学家P.勒格尔等人利用柱芳烃分子设计了一种新型手性液晶材料，展现出良好的手性识别和传递性能。
这些研究为利用柱芳烃固有手性制备新型手性材料提供了新的思路和方法。
固有手性柱芳烃是一个备受关注的研究领域，其研究不仅有助于深化对分子手性的理解，而且还为有机合成、光学材料和手性催化等领域的发展提供了新的思路和方法。
随着相关研究的不断深入，相信固有手性柱芳烃的应用前景将更加广阔。
· 目录 目 录………………………………………………………………………………………………….2 摘 要………………………………………………………………………………………………….3 ABSTRACT…………………………………………………………………………………………...4 前 言………………………………………………………………………………………………….5 1.1 柱芳烃类化合物的发展............................................................................................................5 1.2 柱芳烃的应用…………………………………………………………………………………6 1.2.1 主客体包合与分子识别……………………………………………………………...6 1.2.2 自组装体系和智能材料……………………………………………………………....7 1.2.3 柱芳烃的合成和修饰………………………………………………………………...7 2. 实验部分……………………………………………………………………………………………7 2.1 仪器与试剂……………………………………………………………………………………7 2.2 合成路线………………………………………………………………………………………8 2.3 合成步骤………………………………………………………………………………………8 3. 结果分析及讨论……………………………………………………………………………………8 3.1 物料摩尔比对反应的影响……………………………………………………………………8 3.2 温度对反应的影响……………………………………………………………………………9 4. 实验注意事项………………………………………………………………………………………10 参考文献……………………………………………………………………………………………….10 致 谢………………………………………………………………………………………………….12 附 图………………………………………………………………………………………………….13 · 摘要 柱芳烃是通过对二酚醚与亚甲基桥形成的、结构对称的“柱”型大环超分子主体化合物。目前，已经合成和研究的柱芳烃化合物主要是五元和六元结构。柱芳烃类化合物由于其具有非常独特的空间结构和理化性质，综合了多种已有主体化合物的特色和优势，近年，在主客体键合与分子识别、自组装体系的构筑和智能材料等领域得到有效应用，所以自2008年首次报道柱芳烃以来，它倍受化学家的青睐。1,4-二甲氧基柱[5]芳烃是最早合成出的一个柱芳烃，也是最简单的一个柱芳烃，它可以通过衍生得到其他类型柱芳烃。我们根据文献合成了。
关键词：柱芳烃，超分子，柱芳烃类化合物，应用，合成 The synthesis of 1,4-dimethoxypillar[5]arene · Abstract Column is an aromatic structure symmetry " pillar " macrocyclic compounds bit supramolecular host bridge formed by phenol . Currently, aromatic compounds have been synthesized and column studies are mainly five- and six-membered structure. Column aromatic compounds due to its very unique spatial structure and physicochemical properties , a combination of features and advantages of various compounds have been the subject of recent years , host-guest inclusion in molecular recognition , self- assembly system to build the field of smart materials and been effectively applied , so the first report since 2008 column aromatics, its much chemist of all ages. Synthetic column aromatic compounds there are two main synthetic organic chemistry strategies , namely, " a ring after the first modification" and "After the first modified into the ring ." The column with the function of the structure of the parent aromatic modification can obtain a variety of novel derivatives of the body , in order that it has wider applications and higher practical value. After inspection of the large number of documents , and the experimental group on the basis of our work, we designed and synthesized five columns aromatic compounds , the discussion of the five-membered aromatic compounds synthesized column , the development of better prospects aromatic compounds column prospects
Key words The column aromatics; supramolecular; columns aromatic compounds;application; synthesis · · 1前言 ·1.1柱芳烃类化合物的发展 内容要前后对应，文献要对照 超分子化学是研究分子间通过非共价键相互作用形成的复杂有序且具有特定功能的分子聚集体的一门新兴交叉学科[1~3]。1987年,诺贝尔化学奖对Pederson，Cram和Lehn位化学家的表彰使得超分子化学[4]享誉全球，由原来居于“象牙塔”一隅的科学研究，渐渐走进了普通的公众世界。与其直接相关的自组装科学[5]和纳米科学[6]等也一再成为各大媒体和各国政府关注的中心。而主客体化学作为超分子化学的一个重要领域，也越来越受到科学界的重视[4]。近年来，超分子化学家们一直潜心于研究和开发新的主体化合物，用以满足主客体化学研究、发展和应用的需要，如冠醚、环糊醚、环糊精、杯芳烃和葫芦脲等[4]作为传统的主体化合物，已经在分子识别等领域得到初步应用。其中有的甚至可以用来识别放射性重金属元素[7]，比如由间位桥联苯酚结构形成的杯芳烃类化合物[4]。但是，因为杯芳烃类化合物具有“杯”状或者“篮”状结构以及种类繁多的结构异构体，使得杯芳烃的母体结构在修饰功能化官能团之前与客体分子形成稳定的主客体包合物的能力不是很好，这样就在一定的程度上限制了它在主客体识别化学中的应用[4]。 2008年，Ogoshi和Nakamoto等[8]首次报道了一种通过对位桥联苯酚形成的、结构对称的“柱”型大环超分子主体化合物──杯芳烃的对位类似物──柱芳烃。由于具有独特的理化性质和空间结构，柱芳烃类化合物综合了多种已有主体化合物的特色和优势[8],由此基于柱芳烃的科学研究蒸蒸日上，包括柱芳烃的合成方法、对柱芳烃分子的功能化、柱芳烃分子的主客体化学以及基于柱[5]芳烃的首个分子传感器的制备等。例如，其化学组成类似于杯芳烃[4],但与杯芳烃不同的是，由于柱芳烃具有了高度对称的空间结构，它可以不通过复杂修饰就能识别特定结构的客体分子；它对客体分子的识别能力与葫芦脲[4]特别相似，且制备方便、提纯简便；并且由于桥联苯环结构两侧含有羟基等易修饰位点，使其化学修饰方法又与环糊精[4]相类似。此外，由于柱芳烃具有特殊的溶解性质[8],在有机溶剂中可以对主客体进行有效地识别，是对诸如环糊精和葫芦脲等已有主体分子识别领域研究的良好补充。 柱芳烃作为一类新型的主体分子，它是由对苯二酚或对苯二酚醚通过亚甲基桥在苯环的对位连接而成的一类环状低聚物，其空间结构并非锥式构象而是圆柱状的杯芳烃，它具有更刚性的骨架，在几何结构上与葫芦脲[4]相似。与传统的杯芳烃相比，具有以下两个优势：第一，柱芳烃的对称柱状结构使它更易于构筑成相互贯穿的聚合物和管状组装体;第二，柱芳烃具有更加刚性的骨架结构，使得它可能高效识别某些特殊的客体分子。 值得一提的是，由于柱芳烃衍生物高度对称的独特的空间结构和构象上柱芳烃内的芳烃亚结构单元旋转的特点，导致了其化合物的晶体结构多为消旋形式，而且目前所研究的柱芳烃衍生物也多为消旋混合物。因此，“抑制”芳烃亚结构单元的旋转，一直就是柱芳烃研究过程贯穿的一个主要线索[8，10，11，12，13]，这也是这个领域内很多合成、修饰和主客体识别方向的研究的最初目的。引入空间结构更加拥挤复杂的环己烷亚结构或者引入客体分子都是削弱因芳烃亚结构旋转而导致消旋化的重要方法[22]。所以，柱芳烃内主客体包合物的形成与解体可以视为控制柱芳烃化合物消旋化的重要“开关”。在此基础上，柱芳烃衍生物及其主客体包合物在超分子锁式结构[14，15，16,17，18～20]和分子机器[21，16]领域的研究被进一步引出。我相信，随着进一步的研究和众多的科技工作者的加入和努力，越来越多的独特而且优良性能会被开发出来，以促进柱芳烃在化学、材料科学以及生命科学等领域的重要应用。
·1.2 柱芳烃的应用 ·1.2.1 主客体包合与分子识别 主客体包合现象是基于主客体间的超分子电子供体和受体、亲水和疏水以及氢键和氢键等之间的相互作用的结果。针对主客体包合与分子识别领域的研究，有针对性行和更灵敏的识别探针[4]以及制备出“锁式”结构[9]也被进一步开发出来。柱芳烃的主客体分子识别还有一种特殊的目的，就是通过在空腔内引入客体分子，来有效“阻止”母体中芳烃亚结构单元的旋转，使主体分子构象稳定，这也是柱芳烃的主客体分子识别与其他主体化合物分子识别的不同之处。
