摘要
瓜环（cucurbit[n]urils，简称CB[n]或Q[n]）是超分子化学主体化合物中继冠醚、环糊精、杯芳烃之后兴起的又一类新型高度对称的桶状大环化合物。目前普通瓜环家族成员共有Q[5]、Q[6]、Q[7]、Q[8]、Q[10]、tQ[13]、tQ[14]及tQ[15]八种瓜环。随着瓜环同系物、衍生物、类似物的不断推出，一系列有机基团取代瓜环、瓜环类似物、半瓜环、反式瓜环、错位瓜环、竹节瓜环的报道丰富壮大了瓜环家族，改善了瓜环在溶解性和修饰性方面的问题，因其具有特殊结构和潜在应用价值，近年来受到国内外研究者们的广泛关注，并在超分子自组装领域的研究取得了令人瞩目的进展。 瓜环具有疏水性空腔和极性羰基修饰端口的特点，使其不仅具有主体分子功能，能包结结构、尺寸合适的有机分子，形成特有的瓜环主客体化学；也可作为配体分子，与金属离子及其配合物或簇合物作用，形成特有的瓜环配位化学。近年来还发现，在瓜环-金属体系中引入合适的有机分子或在瓜环-客体分子体系中引入金属离子，可得到特殊的具有特异性能的超分子自组装实体。 本论文在已有研究工作的基础上开展有关环己基取代瓜环的研究，主要内容包括： （1）环己基取代六、七元瓜环的合成、分离提纯与表征； （2）对称二环己基六元瓜环与系列稀土金属离子的超分子自组装及在轻重稀土分离方面的潜在应用； （3）对称二环己基六元瓜环与对苯二胺的主客体作用及在污水处理方面的应用； （4）环己基取代七元瓜环与烷基链二胺盐酸盐及烷基-N，N'-联吡啶盐的主客体相互作用。 基于瓜环的外壁作用，引入结构导向试剂诱导瓜环与金属离子配位以及与主客体相互作用已成为构筑具有多维多层次的超分子自组装实体的一种有效策略。本论文以ZnCl2在盐酸介质中形成的[ZnCl4]2-阴离子为结构导向试剂，以对称二环己基六元瓜环为配体，研究与系列稀土离子的相互作用，得到“分子胶囊”结构的瓜环基超分子自组装体，并存在[ZnCl4]2-构筑的框架所形成的“蜂巢效应”，促使形成瓜环基一维超分子配位聚合物。其驱动力可归结为正电性瓜环外壁与[ZnCl4]2-阴离子的离子-偶极作用。由于瓜环外壁的正电性，吸引[ZnCl4]2-阴离子环绕在瓜环周围，形成呈负电性的蜂巢结构，很容易诱导金属离子与瓜环端口羰基氧原子通过配位作用形成多维多层次的超分子自组装结构。
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