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我們在開環(huán)葫蘆脲（M1）基礎(chǔ)上制備了一種蝴蝶烯修飾的開環(huán)葫蘆脲，并發(fā)現(xiàn)這種化合物在與其它分子進(jìn)行結(jié)合的時候同時扮演了主體分子和客體分子的角色。我們課題組對這種類型的葫蘆脲進(jìn)行了詳細(xì)研究并發(fā)現(xiàn)其在分子識別、**運(yùn)輸、**增溶等方面具有傳統(tǒng)葫蘆脲不具備的性質(zhì)。而經(jīng)過蝴蝶烯修飾后，這種主體化合物不僅能識別一些傳統(tǒng)的客體分子，還可以與Blue Box和Fujita Square等大尺寸分子形成穩(wěn)定的包合物。

圖1

**通過蒽和苯醌的D-A加成反應(yīng)、芳構(gòu)化反應(yīng)得到化合物4，之后4與1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯反應(yīng)得到了蝴蝶烯衍生物6（圖1b），最后，6與甘脲四聚物7反應(yīng)得到了蝴蝶烯修飾的開環(huán)葫蘆脲1（圖1c）。我們很幸運(yùn)地得到了化合物6和化合物1的晶體結(jié)構(gòu)（圖1），從晶體結(jié)構(gòu)上可以看出，兩個蝴蝶烯衍生物6可以通過有取代基修飾的苯環(huán)間的π-π堆積作用相互疊加（圖1，左）；而1的蝴蝶烯取代基上一個未取代的苯環(huán)會折疊伸入到空腔內(nèi)部（圖1，右）。因此，相比于沒有修飾的開環(huán)葫蘆脲，1具有更低的對稱性及更小的空腔尺寸。

我們從1的堆積圖中發(fā)現(xiàn)三個開環(huán)葫蘆脲之間可以形成三聚物，因此想要了解它在溶液中是否具有相同的性質(zhì)，然而稀釋實(shí)驗(yàn)及DOSY試驗(yàn)都表明：1在溶液中只會以單體的形式存在。之后，開展了新型主體分子的識別研究，通過選取葫蘆[6]脲、葫蘆[7]脲及葫蘆[8]脲的**客體分子，發(fā)現(xiàn)蝴蝶烯的修飾并沒有對開環(huán)葫蘆脲的識別性質(zhì)產(chǎn)生較大影響，這些**的葫蘆脲客體分子與主體化合物之間仍然保持著較高的親和性（圖2下）。

圖2

我們還研究了1與傳統(tǒng)主體化合物Blue Box和Fujita Square之間的識別行為。通過核磁上反常的質(zhì)子移動發(fā)現(xiàn)這些環(huán)狀的分子并不會被1完全包結(jié)，而是呈現(xiàn)出一種相互包結(jié)的現(xiàn)象：環(huán)狀分子的一個紫精單元進(jìn)入到了開環(huán)葫蘆脲的空腔，而葫蘆脲上蝴蝶烯的苯環(huán)則處于環(huán)狀分子的內(nèi)部。其中，Blue Box和Fujita Square之間又有一點(diǎn)不同，前者的兩個紫精單元的距離不夠容納兩個苯環(huán)，因此1兩端的蝴蝶烯結(jié)構(gòu)只有一端可以進(jìn)入到其內(nèi)部（圖3a），而后者擁有更大的空腔，因此可以同時容納1的兩個蝴蝶烯結(jié)構(gòu)（圖3b）。這種主體分子包結(jié)部分客體分子、客體分子包結(jié)部分主體分子的構(gòu)型打破了傳統(tǒng)的主客體體系中主體包結(jié)客體的模式，這種相互包結(jié)的主客體體系可以進(jìn)一步豐富超分子器件的功能，有利于構(gòu)建更為復(fù)雜的分子器件。