杯芳烃是继冠醚、环糊精之后的第三代超分子主体化合物,其在分子识别、分子自组装、不对称催化、酶模拟等领域的研究已经有很大进展。杯芳烃的潜在应用价值正不断引起人们的兴趣。本文设计了两类新型杯芳烃主体分子的合成,在得到化合物后,我们通过萃取实验、氢谱滴定等方法对化合物的识别能力进行了研究。本文由两部分组成,分别关注于1,2-交替构象固有手性杯[4]冠醚和大环杯[4]冠醚。第一部分:1,2-交替构象固有手性杯[4]冠醚的设计合成及性能研究尽管已经有大量文献报道了关于杯芳烃上下沿修饰、间位取代甚至亚甲基桥衍生的例子,杯芳烃仍然在立体化学领域展现其多样性。与其它三种构象相比较,1,2-交替构象的杯[4]芳烃较少被报道,主要原因还是缺少令人满意的制备方法。先前有文献报道叔丁醇钾能作为碱来得到1,2-交替构象的产物,但产率一般,同时有锥形构象的产物生成。另一方面,固有手性可以通过将至少一个非手性取代基连接到杯[4]芳烃分子的三维骨架上来产生,从而得到对映异构体。固有手性杯芳烃因其在对映选择性识别和不对称催化等领域的潜在应用价值而日益受到人们关注。至今已有大量上沿、下沿或间位取代的固有手性杯[4]芳烃被合成出来,但其中大部分都是锥形或部分锥形构象。我们注意到了1,2-交替构象固有手性杯芳烃报道的缺乏,因此我们设计并合成了一种1,2-交替构象的固有手性杯[4]冠醚。产物及中间体的结构经过核磁共振氢谱、碳谱、质谱、单晶衍射分析得到确认,其光学拆分也已经通过手性辅助试剂实现。第二部分:分子内成环策略:锥形构象1,2-/1,3-杯[4]冠-7/-9醚合成杯冠醚是一类由杯芳烃骨架和冠醚环通过共价键结合一起组成的新型分子。对杯冠醚进行合适的化学修饰后,它能对不同的碱金属离子、碱土金属离子、铵离子等进行选择性地高效识别。根据文献报道,杯冠醚的合成往往采用分子间环化的策略。最常用的路线是将双磺酰化的寡聚乙二醇单元与杯[4]芳烃在适当的碱和溶剂作用下反应。我们设计了一种简单的通过亲核取代实现的分子内关环策略,并通过这种方法合成了近端和远端取代的锥形构象杯[4]冠醚。同时,通过萃取实验的方法测定了这些大环杯冠醚对碱金属离子和碱土金属离子的络合能力。