主客体络合物稳定常数的测定.pdfVIP

以八元瓜环为代表的主客体配合物的研究

摘要：1

利用HNMR技术荧光光谱法，对八元瓜环与多种啡咯啉及衍生物相互作用形成

的主客体配合物实体的结构进行了考察。研究结果显示，1,10-啡咯啉及其异构体1,7-啡咯啉

4,7-啡咯啉的盐酸盐“钻”进八元瓜环内腔，形成2︰1自组装主客体包结物；2,9-二甲基-1,10-

啡咯啉的盐酸盐部分进入八元瓜环形成一种比较稳定的主客体配合物；而4,7-二甲基-1,10-

啡咯啉3,4,7,8-四甲基-1,10-啡咯啉以两种不同的堆砌方式部分进入八元瓜环内腔，形成包结

比也是2︰1的两种较稳定的自组装主客体配合物异构体。

关键词：1HNMR技术；荧光光谱法；八元瓜环；啡咯啉异构体及衍生物；主客体包结

物

正文

分子容器是指一类具有刚性中空结构，其内部孔洞能容纳其他分子的化合物，若当孔洞

端口复以其他分子，则形成所谓的分子胶囊壳。通常，分子容器容纳较小的分子分子复以分

子容器端口形成分子胶囊壳是通过诸如氢键，偶极力，色散力，VanderWaals力等各种分子

间弱相互作用而达成的。自从1981年Freeman确定了六元瓜环的晶体结构，以及1998~1999

年，Day和Kim同时发现和确定的五、七、八及十等多元瓜环(分别记为Q[5]，Q[6]，Q[7]，

Q[8](见结构图1)，

图1.多元瓜环结构图

Q[10])以来，以不同瓜环容纳较小分子的研究报道逐年增多。其中Q[5]包结的氮氧以及氩等

气体分子是最小的客体分子，而Q[5]本身被包结在Q[10]中使之成为目前所报道的最大的客

体分子，其间Q[6]可包结呋喃、二氧六环等各种有机小分子，特别是近年来，Q[7]包结四氯

化锡分子以及Q[8]包结四亚乙基四胺的金属配合物的报道，使瓜环成为能装载各种不同大小

和性质各异的化合物分子的分子容器。另一方面，覆以金属离子“盖子”的瓜环分子胶囊或

分子胶囊壳则主要以Q[6]的报道居多。最近，我们研究组首次报道了以六次甲基四胺分子覆

于Q[5]以及Q[7]端口的有机小分子与瓜环自组装形成的分子胶囊或分子胶囊壳。这些研究结

果大大丰富了主客体化学超分子化学的研究内容。同时也使瓜环这一新型的大环化合物主体

迅速融入当前发展如火如荼的大环化学超分子化学等前沿学科之中。考虑到稠环化合物通常

1

具有特殊的电化学或光化学性质，本文选择了稠环化合物啡咯啉及其衍生物为客体，利用H

NMR技术以及荧光光谱方法研究Q[8]与它们相互作用形成自组装实体的结构特征以及光学

1

性质。实验结果表明，不同的啡咯啉异构体及衍生物与Q[8]作用形式各不相同。如首次发现

1,10-啡咯啉及其异构体1,7-啡咯啉，4,7-啡咯啉的盐酸盐“钻”进Q[8]内腔，形成自组装主

客体包结物；与2,2-联吡啶相似，2,9-二甲基-1,10-啡咯啉的盐酸盐部分进入Q[8]形成一种

比较稳定的主客体配合物；而4,7位甲基取代的1,10-啡咯啉，如4,7-二甲基-1,10-啡咯啉、

3,4,7,8-四甲基-1,10-啡咯啉，以两种不同堆砌方式部分进入Q[8]内腔形成包结比为2︰1的两

种较稳定的自组装主客体配合物异构体。

1、实验部分

实验中所用Q[8]为自制，1,10-啡咯啉(记为1)、1,7-啡咯啉(记为2)、4,7-啡咯啉(记为3)、

2,9-二甲基-1,10-啡咯啉(记为4)、4,7-二甲基-1,10-啡咯啉(记为5)以及3,4,7,8-四甲基-1,10-

啡咯啉(记为6)购自深圳市迈瑞尔化学技术有限公司，均为分析纯(见图2)。由于在水中溶解

性较小，使用前需将各种啡咯啉及衍生物制备成相应的盐酸盐。一般步骤为：称取一定量的

啡咯啉或衍生物，加入过量浓盐酸溶解，然后在加热板上(120)，烘干后收集各啡咯啉或

衍生物盐酸盐(相应标记加(’表)示)备用。

图2.相关菲咯啉及其衍生物

1HNMR谱在20下用VARIAN-INOVA-400M

核磁共振仪测定：氘代水为溶剂，溶液的pH一般为4~5。

荧光光谱在室温下用RF-540荧光光度计(