β-环糊精与四种酸包结物晶体结构的研究

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1、天津大学硕士学位论文β-环糊精与四种酸包结物晶体结构的研究姓名：刘伟伟申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：张毅民20090501摘要俨环糊精外形像一个锥柱状空桶，有“内疏水，外亲水”的特性。在水溶液中，它可以选择合适形状和大小的分子进行包结。俨环糊精形成包结物可以改变客体分子的物理化学性质，被广泛应用于各行业。俨环糊精形成的包结物晶体有更广阔的应用前景，有关包结物晶体的基础研究备受关注。本实验通过水热合成，溶剂缓慢挥发的方法，成功培养了肛环糊精与对硝基苯甲酸、间硝基苯甲酸、草酸和戊二酸的包结晶体，通过红外光谱OR)、氢核磁(1删R)进行了表征，

2、并采用x一射线单晶衍射法对它们的空间结构进行了解析。X一射线单晶衍射是最有效、最精确的手段，为更深入的理解分子间的弱相互作用和揭示包结物形成的本质提供了最详细的信息。研究发现，对硝基苯甲酸与俨环糊精形成的包结物晶体和间硝基苯甲酸与伊环糊精形成的包结物晶体极为相似。首先，包结比都为2．0：2．0；其次，主体分子均形成“头对头”二聚体；最后，两种晶体都是以螺旋管道型二聚体方式进行堆积。对硝基苯甲酸分子以“全包结”的方式包结在主体空腔中，硝基基团都位于大口端，与大口端的仲羟基距离较近，羧基基团都位于小口端，与小口端的伯羟基距离较近。虽然间硝基苯甲酸分子也是

3、以“全包结’’的方式包结在主体空腔中，但是硝基基团都位于小口端，与小口端的伯羟基距离较近，羧基基团都位于大口端，与大口端的仲羟基距离较近。结构表征得出，草酸与俨环糊精形成了包结比为2．0：2．0的包结物，戊二酸与俨环糊精形成了包结比为2．O：1．0的包结物；客体小分子都以“全包结’’的方式包结在主体空腔中；客体分子与相邻的主体分子之间均有氢键形成，说明两种客体分子在其位置能稳定存在主要取决于氢键的作用；两种晶体均以“笼状”方式进行堆积。通过四种晶体结构比较说明，相似的客体分子形成的包结物有相似的性质。主体分子之间以及主体与水分子之间均有大量的氢键形成

4、。氢键是包结物形成以及保持稳定性的主要驱动力。与此同时，本研究还发现客体小分子的尺寸对包结物的包结比比包结物的堆积方式的影响更大。关键词：肛环糊精硝基苯甲酸草酸戊二酸晶体结构氢键堆积方式ABSTRACTfl-cyclodextrinhastheshapeofatruncatedconeandisallamphiphiliccompoundwithanonpolarcavity,andhydrophilicrims．ItiswellknownthatthesefeaturesenableCDhydrophobiccavitiestOencapsulat

5、eawidevarietyofmoleculeswithsuitableshapeandsizeinaqueoussolution．fl-cyclodextrininclusioncomplexescouldchangetheguestmoleculesphysicalappearancesorchemicalproperties．Sofl-cyclodextrinhasbeenwidelyappliedinmanyfields．Thecrystalsformedbyfl-cyclodextfininclusioncomplexeswillbemor

6、ewidelyused．Thetheoreticalbasisforitsresearchwasgivenmoreattention．Inthisexperiment，thecrystalsoffl-CD-p-nitrobenzoicacid，fl-CD一聊一nitrobenzoicacid，fl-CD—oxalicacidandfl-CD—glutaricacidweresuccessfullypreparedbyhydro—thermalsynthesisandcrystalbring-upwithslowsolventevaporation．T

7、heinclusioncomplexeswerecharacterizedbyFT—IRspectraand1HNMR．Meanwhile，thespatialcrystalstructureswereanalyzedbysingle—crystalX—raydiffractionmethod．Single--crystalX--raydiffractionisthemosteffectiveandprecisetechniquetoprovidethemostdetailedinformation，whichishelpfultounderstan

8、dtheweakintermolecularinteractionsandtorevealthenature