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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張凱奇
研究生(外文):Kai-Chi Chang
論文名稱:含螢光Isoxazoline與Isoxazole取代的芳杯之合成研究
論文名稱(外文):Synthesis of Fluorogenic Calix[4]arenes with Isoxazoline and Isoxazole Substituents
指導教授:鍾文聖
指導教授(外文):Wen-Sheng Chung
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:應用化學系所
學門:自然科學學門
學類:化學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:100
中文關鍵詞:芳杯螢光金屬離子
外文關鍵詞:calixarenefluorescentmetal ion
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芳杯因具有特殊的立體結構,若作以適當的官能基修飾,可促使芳杯對於客體分子具有高度的選擇性或產生特殊的物理性質。
利用下緣單及雙取代丙烯基的芳杯作為起始物和具有不同螢光基團取代的hydroximoyl chloride衍生物進行1,3偶極環化加成反應,將可以得到於下緣具有不對稱中心及螢光基團的isoxazoline芳杯化合物。此類化合物不僅可以作為是一般金屬螢光感測器,同時也預期能夠針對掌性化合物分子具有選擇性。此外,若將其五員雜環藉由不同方式進行開環產生不同的多官能基,亦有輔助芳杯對於客體分子選擇性的效果。
本論文中我們亦利用下緣單及雙取代丙炔基取代的芳杯作為起始物和具有不同螢光基團取代的hydroximoyl chloride衍生物進行1,3偶極環化加成反應,可以得到在下緣具有螢光基團的isoxazole官能基的芳杯化合物,期望未來對於客體分子有更好的辨識系統。
Flexibility endows the calixarenes with a dimension that at times can be frustrating but that also makes possible the fashioning of cavities of highly varied shapes and contours, and forming complexes with specific guests.
Modifying the mono- and di-substituted allyl groups on the lower rim of calix[4]arenes by 1,3-dipolar cycloaddition reaction may lead to chiral and fluorescent isoxazoline calix[4]arenes, which are not only useful for sensor of metal ion but also good for chiral recognition. Besides, ring-opening reactions of the isoxazoline calix[4]arenes can produce several multi-functional compounds which are also useful in molecular recognition studies.
When the lower rim of calix[4]arenes are modified with mono- and di-substituted propagyl groups, they can undergo 1,3-dipolar cycloaddition reaction and give fluorescent isoxazole substituted calix[4]arenes, which may be also useful for metal ion sensing.
目錄
頁次
中文摘要 ……………………………………………………………….. i
英文摘要 ……………………………………………………………….. ii
致謝 ……………………………………………………………….. iii
目錄 ……………………………………………………………….. iv
圖目錄 ……………………………………………………………….. vi
式圖目錄 ……………………………………………………………….. viii
表目錄 ……………………………………………………………….. ix
第一章 緒論………………………………………………………….. 1
1.1 芳杯簡介……………………………………………………... 1
1.2 芳杯的命名…………………………………………………... 4
1.3 芳杯的性質…………………………………………………... 5
1.4 芳杯的構形…………………………………………………... 6
1.5 芳杯的構形控制……………………………………………... 9
1.6 芳杯的合成與衍生化………………………………………... 10
1.7 芳杯的應用…………………………………………………... 21
1.8 1,3偶極環化加成反應………………………………………. 40
第二章 研究目的與動機……………………………………………... 45
第三章 結果與討論………………………………………………….. 46
3.1 p-tert-Butylcalix[4]arene之合成….……………….………… 46
3.2 Calix[4]arene之合成….…………………………………...… 47
3.3 丙烯基calix[4]arene之合成………………..……………….. 48
3.4 Hydroximoyl chloride衍生物之合成…….………………….. 51
3.5 下緣單取代isoxazoline calix[4]arene衍生物之合成…..…… 52
3.6 丙炔基calix[4]arene之合成…………………………..……. 57
3.7 下緣單取代isoxazole calix[4]arene衍生物之合成…………. 60
3.8 下緣雙取代isoxazole calix[4]arene衍生物之合成……......... 63
3.9 芳杯與金屬離子之篩選研究……........................................... 66
第四章 結論………………………………………………………….. 69
第五章 實驗部份…………………………………………………….. 70
5.1 試藥及測試方法……………………………………………... 70
5.2 實驗步驟及光譜資料……………………………………….. 71
第六章 參考文獻……………………………………………………... 93




圖目錄
頁次
圖一 芳杯示圖……………………………………….…………...... 1
圖二 芳杯之CPK分子模型與芳杯的四種構形示意圖……….…. 3
圖三 對-三級丁酚與甲醛在鹼的催化條件下所得之產物……….. 3
圖四 芳杯陰離子形成氫鍵的穩定性….………………………….. 6
圖五 芳杯之立體圖….…………………………………………….. 7
圖六 芳杯之四種構形………………………….………………….. 7
圖七 Calix[4]arene亞甲基架橋之氫與碳核磁共振光譜………… 8
圖八 芳杯之環翻轉………………………………………………... 9
圖九 p-tert-Butylcalix[4]arene 變溫之氫核磁共振光譜……......... 9
圖十 鹼的當量數與產物關係圖…………………………………... 11
圖十一 下緣分子內架橋芳杯…………………….………………….. 16
圖十二 上緣分子內架橋芳杯……………………………….……….. 17
圖十三 下緣分子間架橋芳杯…………………………………….….. 18
圖十四 上緣分子間架橋芳杯…………………………………….….. 19
圖十五 螢光感測器之基本架構…………………….……………….. 22
圖十六 發光團於PCT基態受溶劑效應影響之吸收光譜能階圖.….. 24
圖十七 發光團於PCT激態受溶劑效應影響之吸收光譜能階圖.….. 24
圖十八 發光團於PCT激態受陽離子影響之吸收光譜能階圖……... 25
圖十九 發光團於PCT激態抑制陽離子效應影響之吸收光譜能階 26
圖二十 化合物22和金屬離子錯合後之紫外-可見吸收光譜圖……. 27
圖二十一 PET及BET電子能階圖…………………………………….. 27
圖二十二 感測器分子發生光誘導電子轉移……………….………….. 28
圖二十三 待測物進入辨識單元抑制PET而放出螢光之電子能階圖... 28
圖二十四 化合物23之淬熄現象與錯合金屬離子後之螢光現象…...... 29
圖二十五 單體與激態複體螢光放射光譜之波長比較……................... 30
圖二十六 Na2+與化合物24錯合之螢光放射光譜……………………... 31
圖二十七 Na2+與化合物25錯合之螢光放射光譜……………………... 32
圖二十八 含萘基之芳杯與掌性分子錯合的Stern-Volmer plots……… 34
圖二十九 鹼基對形成的分子膠囊……………………………………... 38
圖三十 利用金屬配位鍵所形成的分子籠………………................... 39
圖三十一 化合物31之結構、可能構形之側面圖、與分子籠模型……. 39
圖三十二 化合物39b之H,H-COSY (500 MHz) 圖譜………………… 55
圖三十三 化合物39b之X-ray繞射光譜圖……………….................... 56
圖三十四 化合物41之X-ray繞射光譜圖……....................................... 59
圖三十五 化合物42b之X-ray繞射光譜圖…………………………… 62
圖三十六 化合物43a之X-ray繞射光譜圖…………………................ 65
圖三十七 化合物39b與金屬篩選之螢光放射光譜圖……………...... 67
圖三十八 化合物39b與銅金屬離子滴定之螢光放射光譜圖………… 67
圖三十九 化合物42b與金屬篩選之螢光放射光譜圖……………....... 68
圖四十 化合物43b與金屬篩選之螢光放射光譜圖……………....... 68



式圖目錄
頁次
式圖一 p-tert-Butylcalix[4]arene之環化合成……………………… 2
式圖二 合成芳杯的通式…………………………………………… 10
式圖三 分子分裂的反應機制……………………………………… 12
式圖四 上緣官能基化示意圖……………………………………… 14
式圖五 下緣官能基化示意圖……………………………………… 15
式圖六 化合物26之開放式與關閉式的構形互變………………... 33
式圖七 芳杯和冠醚、含氮冠醚形成的分子跆拳道……………….. 37
式圖八 isoxazolines衍生之產物類型……………………………… 40
式圖九 腈氧化物之共振式………………………………………… 41
式圖十 腈氧化物之合成方法……………………………………… 41
式圖十一 腈氧化物進行1,3-偶極環化加成反應機制……………….. 42
式圖十二 1,3-偶極環化加成反應之產物…………………………….. 43
式圖十三 p-tert-Butylcalix[4]arene 1之合成…………………………. 46
式圖十四 Calix[4]arene 8之合成……………………………………... 47
式圖十五 Retro Friedel-Crafts Alkylation之反應機制……………….. 48
式圖十六 單丙烯基醚化calix[4]arene之合成……………………….. 49
式圖十七 para-Claisen Rearrangement反應機制…………………….. 49
式圖十八 雙丙烯基醚化calix[4]arene之合成……………………….. 50
式圖十九 hydoxylamine hydrochloride衍生物38a-d之合成……….. 51
式圖二十 下緣單取代isoxazoline calix[4]arene衍生物39a-d之合成 52
式圖二十一 化合物34和化合物39a-d構造的差異……………………. 54
式圖二十二 25-丙炔基醚化 calix[4]arene 40…………………………... 57
式圖二十三 25,27-雙丙炔基醚化 calix[4]arene 41…………………….. 58
式圖二十四 下緣單取代isoxazole calix[4]arene衍生物42a-c之合成… 60
式圖二十五 化合物40和化合物42a-d構造的差異……………………. 61
式圖二十六 下緣雙取代isoxazole calix[4]arene衍生物43a-c之合成… 63
式圖二十七 化合物41和化合物43a-d構造的差異……………………. 64

表目錄
頁次
表一 酚醛數目與相對分子量對於芳杯孔洞大小的影響………….. 13
表二 硫架橋calix[4]arene 1-21 對金屬離子的萃取率…………….. 20
第六章 參考文獻
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