瓜环(cucurbit[n]uril)是超分子化学中继冠醚、环糊精、杯芳烃之后的又一类新型笼状大环主体分子化合物。由于其特有的结构特征和作为潜在的功能材料的应用前景,近年来受到国内外相关学科研究者的广泛关注。通常,瓜环不溶于水、有机溶剂,仅能溶于甲酸、乙酸、盐酸等浓酸,这在很大程度上制约了瓜环的应用及进一步研究。因此,改性瓜环的合成成为了瓜环研究者的重要研究任务。本文通过二甲基取代苷脲二聚体分别合成出了两种部分甲基取代瓜环,并通过自组装方法制备了一系列部分甲基取代瓜环和金属离子的配合物。本文第一章在文献调研的基础上,详细介绍了瓜环的起源与命名、结构特征和应用前景,并对改性瓜环的合成及意义进行了概述。最后,对本文的研究内容和研究意义作了简要地介绍。在本文第二章中,合成了一种二甲基取代苷脲二聚体和两种部分甲基取代六元瓜环,对称八甲基取代六元瓜环和邻位四甲基取代六元瓜环,并用核磁共振和X-射线单晶衍射仪对它们的结构进行了表征。本文第三章通过核磁共振、紫外光谱、等温滴定微分量热等手段探讨了对称八甲基取代六元瓜环与2,2′-联吡啶盐酸盐的主客体相互作用。得到了它们之间的包结状态、包结比、稳定常数、熵变及焓变等参数。在第四章,培养了邻位四甲基取代六元瓜环与两种碱土金属离子(Ca2+、Sr2+)所形成的晶体,并用X-射线单晶衍射仪对其结构进行表征。在第五章,邻位四甲基取代六元瓜环与稀土金属离子(Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3+、Lu3+)形成了11种配合物,并且它们的结构使用X-射线单晶衍射仪进行了表征。由于邻位四甲基取代六元瓜环与轻稀土金属离子(La3+、Ce3+、Pr3+)无法形成固态晶体,利用元素分析研究了一个从较轻的稀土金属离子中分离出重稀土金属离子的方法。
