功能性荧光小分子的设计与合成文献综述
摘要:超分子化学是近年来化学领域中的研究热点和最重要的发展方向之一,区别于传统化学中化学键的断裂与新化学键的生成,超分子化学更关注分子间通过弱键相互作用而实现彼此确定、识别与配位。在自组装涉及的各种弱键相互作用中,基于大环分子的主客体相互作用得到高度重视,由于独特的结构和性质,环糊精及其衍生物已经发展成为一个重要的主体分子。四苯乙烯(TPE)具有聚集诱导发光(AIE)效应,因结构简单、化学稳定性好、电子转移几率大及易修饰等特点,被广泛应用于固体荧光材料体系的构建中。本课题设计合成具有聚集诱导发光效应的四苯乙烯类化合物,与具有疏水空腔的beta;-环糊精通过疏水相互作用自组装形成超分子组装体。利用TPE基团在beta;-环糊精空腔内与空腔外荧光强度的不同,来实现挥发性有机污染物的检测。该工作为超分子化学在荧光探针领域的应用提供了一种新的思路。
关键词:超分子; 主客体作用; 环糊精;TPE衍生物;聚集诱导发光
一、文献综述
1.1引言
1987年的诺贝尔化学奖授予了美国的C. J. Pedersen、D. J. Cram和法国的J. M. Lehn三位超分子化学家,以表彰他们对超分子化学的发展做出的杰出贡献。引用超分子化学之父Lehn教授的话来讲,超分子化学是“超越分子的化学”,超分子化学是研究两种或两种以上的化学组分(组装基元)通过弱键相互作用(如氢键、pi;minus;pi; 堆积、静电作用、范德华力、亲/疏水作用、配位键以及它们的协同作用等)[1]缔合而成的具有特定结构和功能的分子聚集体的科学[2]。与传统化学键相比,弱相互作用力具有动态可逆性,可以赋予组装体优异的多重刺激响应、自修复等性能[3]。
自超分子化学的概念提出以来,超分子化学的发展迅猛,在数十年间成为一门前沿学科。许多科研工作者在这领域展开了深入研究,构建了各种性能优异的超分子组装体,在催化、分子识别、传输存储等方面得到了广泛应用。随着学科的发展,超分子科学的研究方向也变的更加多元化、系统化,涉及到物理、化学、生物、计算机等各学科,为超分子化学在材料科学领域的应用打下了良好的基础。
1.2以环糊精为主体的主客体相互作用
环糊精是一种来自于淀粉的环状材料,其结构是葡萄糖单体通过alpha;-l,4糖苷键连接形成的环状低聚糖。在水相中,通过分子内氢键作用形成稳定的桶状结构,外围是亲水性表层而易溶于水溶液中,内部是疏水性的空腔,可以有效地包含疏水性的小分子,而形成主客体作用(环糊精称为主体,包含的小分子称为客体,这种通过疏水性作用的结合成为主客体作用)。常见的环糊精有6,7,8个葡萄糖单体构成,分别称为 alpha;,beta;和gamma;-环糊精[4]。
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