插销式分子器件-可利用酸碱调控的超分子准轮烷

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1、http://www.hxtb.org《化学通报》在线预览版插销式分子器件－可利用酸碱调控的超分子准轮烷1，222*211席海涛陈娟孙小强孟启潘毅胡宏纹12（南京大学化学化工学院南京210093江苏工业学院精细石油化工重点实验室常州213164）摘要含有吗啉的富π电子苯醚链化合物与缺π电子联吡啶环玢CPQT通过分子间的π-π叠合作用形成超分子准轮烷结构。研究发现，随着温度的变化，该准轮烷结构的相对运动速度加快，弱相互作用减弱；并进一步发现，随着酸和碱的依次加入，该准轮烷结构呈现“开”与“关”的“插销式”器件性能。关键词吗啉苯醚链准轮烷核磁共振插销Plun

2、ger-scaleMolecular-LevelMachines－SupramolecularPseudorotaxanesControlledbyAcid-Base1,222*211XIHaitaoChenJuanSUNXiaoqiangMengQiPANYiHUHongwen1(DepartmentofChemistry,NanjingUniversity,Nanjing2100932KeyLaboratoryofFineChemicalEngineering,JiangsuPolytechnicUniversity,Changzhou213164)

3、AbstractTwoofcomplexeswithpseudorotaxanesgeometrieshavebeenformedinsolutionbyπ-πstacking(charge-transfer)interactionsfromtheπ-electron-richlinearphenyleneetherchainscontainingmorpholineandtheπ-electron-deficient(cyclophanecyclobis(paraquat-p-phenylene),1CPQT)whichcanbeunthreadeda

4、ndrethreadedbyacid-base.Thetemperature-dependentHNMRspectroscopyrevealsthethreading/unthreadingprocesses.KeywordsMorpholine,Phenyleneetherchain,Pseudorotaxanes,NMRspectroscopy,Plunger现代的计算机都是由许多的导线、开关、晶体管等元件组成的，要使得计算机的运算速度提高，就必须提高每一个芯片上元件的数量，然而通过照相制版及相关技术来制备越来越小的元器件很快将接近物理容量极限。为了

5、寻找拓展的空间，科学家们采用“从下到上”的方法，由分子或原子开始构筑器件[1~4]结构，即分子机器。有些科学家预见未来的计算机可能不是固态计算机，取而代之的是液体计算机。虽然化学计算机的到来还很遥远，但是科学家们已经为之做出了巨大的努力，设计了各种可以利用光、电、磁、酸碱、温度等变化调控的分子机器。依赖于铵离子和冠醚之间通过氢键形成的配合物是实现化学驱动分子开关的优良载体，也是实现酸碱调控的分子器件的良好体系。近来，Stoddart等在溶液中组装出了一种新的准轮烷。它包含一个以叔丁基苯胺为端基的氢醌醚链线型分子和缺电子联吡啶环藩，并利用三氟乙酸和二异丙基

6、乙胺来调控线型分子和缺电子环玢(环玢也称环番)之间的相对运动，从[5~12]而实现了可逆可控。笔者课题组也曾利用核磁共振技术研究了可以利用酸碱调控的准轮烷开关器件[13,14]。为了进一步研究不同富π电子客体和缺π电子主体环玢之间的作用，我们设计了一端含有吗啉基团的富π电子氢醌醚链化合物，利用变温核磁共振技术研究其与缺π电子联吡啶环藩之间的相互作用，并利用酸碱进行可逆调控，形成了具有“插销”功能的分子器件。国家自然科学基金项目(20272019)资助2007-02-07收稿，2007-05-08接受http://www.hxtb.org化学通报2007年

7、hxtb@iccas.ac.cnKOHCH2OOH+BrBrCH2OOBrC2H5OH1ONHCH2OONOToluene2KOHCH2OOH+BrOBrCH2OOOBrC2H5OH3ONHCH2OOONOToluene4图式1含吗啉基团的富介电子氢醌醚链化合物的合成路线Scheme1Syntheticrouteofπ-electron_richlinearphenyleneelherchainscontainingmovpholinegroup1实验部分1.1仪器和试剂BrukerARX-300核磁共振仪(四甲基硅烷（TMS）为内标)；GCMS-QP2

8、010气相色谱质谱联用仪(日本岛津)；电加热熔点测定仪(温度计未较正)；乙腈经P