大環化合物

大環化合物是靈敏度、選擇性較高的一類螢光試劑。卟啉類可測定Mg、Zn、Sn、Cu等。以冠醚進行螢光分析限於鹼金屬及鹼土金屬離子，大環化合物作螢光試劑是有很大潛力的。

基本介紹

• 中文名：大環化合物
• 外文名：Macrocyclic compound
• 類型：螢光試劑
• 特點：靈敏度、選擇性較高
• 測定物質：Mg、Zn、Sn、Cu等
• 實例：冠醚進行螢光分析

冠醚類大環化合物

冠醚類大環化合物結構如圖1所示。冠醚、環糊精、杯芳烴大環化合物具有與金屬離子絡合、形成可溶於有機溶劑的絡合物的特性，廣泛用於相轉移催化劑。大環上加入烷基取代基後與非離子表面活性劑類似，但卻有特殊的性質，如極性基與金屬離子絡合。

圖1

環糊精

環糊精是由6個或更多的吡喃葡萄糖分子形成的環狀低聚糖的總稱。其基本結構如圖2所示。烷基取代的環糊精有很小的cmc值(10～10mol·L)，γ_cmc值可低達約30mN·m。除了好的表面活性外，它們易與其它化合物或離子形成包合物(主一客體系)，近年來作為新功能材料受到重視。

圖2

杯芳烴大環化合物

對叔丁基苯酚和甲醛在鹼性條件下發生縮合反應得到的大環化合物，因其結構似希臘聖杯而得名。後來．其他類似結構的物質也被命名為杯芳烴。據苯酚的單元數命名為杯[N]芳烴，通常其基本結構單元如圖3所示。常見的有杯[4]芳烴、杯[6]芳烴、杯[8]芳烴。

圖3

絕大多數的杯芳烴熔點較高，在250℃以上。在常用的有機溶劑中的溶解度很小，幾乎不溶於水。具有大小可調節的“空腔”，能夠形成主一客複合物，被稱為繼冠醚和環糊精之後的第三代主體化合物。作為第三代主體超分子化合物，杯芳烴具有獨特的空穴結構，與冠醚和環糊精相比具有如下特點：①合成低聚物，空穴結構大小可調節的自由度很大；②引入適當的取代基，可固定所有需要的構象；③熱穩定性和化學穩定性好，水溶性差可通過衍生化反應改善；④集冠醚、環糊精兩者之長，能與離子和中性分子形成主一客體包合物；⑤合成較為簡單，可望得到廉價產品；⑥至今主要用作離子載體(作離子交換劑、相轉移催化劑)及塗料、粘合劑的組分等；⑦如環糊精一樣，近年來作為新的功能材料備受重視。

除上述苯酚母體的杯芳烴外，近年基於雜環母體的杯芳烴如杯吡咯，杯吲哚，杯咔唑等也逐漸被人們所發現。

大環化合物穩定性

大環化合物一般都穩定，因為隨著成環碳原子數的增加，碳環逐漸增大，分子變得鬆動，有了活動的餘地，就可使形成正常鍵角的可能性增大，角張力降低，碳原子成鍵軌道達到最大程度的重疊，基本上形成沒有張力的環。經X射線的分析，碳環都呈皺摺狀，成環的碳原子不在同一平面上，而是形成兩條被封閉起來的平行長鏈。