基于新型三桥大环主体的自组装与主客体识别研究
摘要：基于冠醚及其衍生物的主客体化学是当前超分子化学的研究热点之一。穴醚，作为冠醚的重要衍生物之一，由于其新增的结合位点以及与客体化合物在络合过程中存在的互补性，因而可以使得穴醚的主体与客体之间络合能力达到相应的简单冠醚前体的 103~104倍。在前人研究工作的基础上，本课题的主要目的就是系统了解基于三桥大环主体的主客体化学的发展与应用，利用传统的合成方法合成一种基于双间苯-32-冠-10（Bis(m-phenylene)-32-crown-10, BMP32C10）的三桥大环主体，并研究和论证这种三桥大环主体和百草枯盐的主客体络合作用。
关键词：冠醚；穴醚；百草枯盐；超分子化学；主客体化学
1．文献综述
超分子化学研究的起源可以追溯到20世纪60年代。1967年，美国化学家彼德森（C. J. Pedersen）在偶然间发现并首次合成了冠醚。之后，克拉姆（D. J. Cram）教授在此基础上，通过对一系列的具有光学活性的穴醚化合物的研究，创立了主客体化学。1987年Nobel化学奖授予了 C. J. Pedersen、J. M. Lehn 和 D. J. Cram标志着超分子化学的发展进入了一个新的时代，不少化学工作者投身这方面的研究，使超分子化学逐渐成为化学的一个独立的分支，这不仅淡化了有机化学和无机化学的界限，更重要的是超分子化学实际上已经成为化学、生物学、物理学、材料科学、信息科学、环境科学、生命科学等相交叉融合的独特研究领域。
超分子化学，其与以原子间的共价键为基础而形成分子的传统化学不同，它的研究对象通常是两个或多个化学物种借助于分子间较弱的非共价键相互作用而形成的分子实体或聚集体。这类弱相互作用力是分子形成有序复杂的高级拓扑结构的主要驱动力，其主要包括静电作用、氢键作用、范德华力、亲水-疏水作用、金属配位作用等以及pi;-pi;堆积作用。
分子的识别与自组装是超分子化学的主要研究领域，只有通过分子的识别和自组装，才能形成具有区别于单分子的特殊功能的超分子聚集体。在生命科学领域，天然存在的维生素、叶绿素、蛋白质、糖类以及核酸等分子聚集体都是维持生物机体正常运转的最为关键的基本物质。受到生物分子识别机制的启发，化学家设计并合成了种类繁多而绝大多数是自然界并不存在的功能大环主体化合物。继冠醚主体化合物之后，环糊精、杯芳烃相继被称为超分子化学的第二代和第三代主体化合物，穴醚、葫芦脲及其衍生物等大环化合物在超分子化学中的应用也得到广泛研究。
1.1 冠醚及其衍生物
冠醚是一种由人工合成的聚醚大环化合物，在结构上它最明显的特征就是有着如-(CH2CH2X)n-的重复单元，基于冠醚的主客体体系由于具有良好的选择性，高效率和方便的响应性而在自组装过程中引起了广泛地关注。使得他们容易的应用“自下而上”的方法来构建功能性分子聚集体，例如作为人工分子机器、药物输送材料和超分子聚合物。穴醚（图1）作为冠醚的预组织衍生物，是由化学家Lehn于1969年设计和制备而得的，就其结构来看，本质就是在相应的冠醚前体环上引入了第三条链，从而由冠醚二维的平面大环结构转变成了具有三维立体结构的双环。穴醚在兼顾冠醚优异特性的同时，也具备了很多冠醚所不具有的性质，根据不同的实际需求，可以在穴醚的第三臂上引入不同的结合位点。
