分子识别是超分子化学研究领域中重要分支之一,包括对中性分子、阳离子和阴离子的识别。因阴离子在化学、生物、医药、环境等领域的重要作用,阴离子的识别和传感研究备受关注。但受制于阴离子独特的结构特征,如半径较大、几何构型各异、较高的溶剂化自由能以及对Ph极为敏感的特点,阴离子受体分子的设计较为复杂,新型阴离子识别体系的建立颇具挑战性。自然界中生物体内阴离子识别主要通过多重氢键协同作用得以实现,基于氢键作用的中性受体分子逐渐成为阴离子受体分子发展之主流,其中基于阴离子双重氢键作用的硫脲类中性受体分子亦备受关注。　　 本论文以N-酰胺基硫脲作为有效的阴离子结合位点,设计合成了系列中性阴离子受体。应用紫外-可见吸收光谱、CD光谱、核磁共振波谱、质谱、X-射线晶体衍射等多种手段,研究探讨了系列酰胺基硫脲与阴离子的作用。　　 论文共分为五章。　　 第一章:概述了近年来以(硫)脲基团为结合位点的中性阴离子受体分子的研究进展,并于实验室前期相关工作基础上提出论文设想。　　 第二章:详细介绍了研究工作中涉及的主要试剂、仪器和相关化合物的合成和结构鉴定。包括N-(2-(N,N-二甲基胺)-苯丙酰)胺基-N-苯基硫脲、N-(8-喹啉甲酰胺基)-N-苯基硫脲、N-(15冠-5-苯并冠醚甲酰)胺基-N-苯基硫脲,共三类化合物。　　 第三章:以价廉易得的苯丙氨酸为原料设计合成了N-(2-(N,N-二甲基胺)-苯丙酰)胺基-N-苯基硫脲,将手性中心引入到阴离子受体分子结构中。1H NMR核磁数据和CD光谱表明,乙腈中阴离子的加入,受体分子的刚性结构增强,酰胺基端手性可通过N-N键传递至硫脲,且酰胺基端手性得以放大。受体分子与trans-ADA阴离子结合后,于长波长处即trans-ADA自身吸收峰位置观察到CD信号,表明乙腈中受体分子酰胺基端手性可传递至硫脲端,硫脲基团通过氢键作用与阴离子结合后可传递给与之结合的阴离子,对硫脲手性催化研究具有重要的意义。模型化合物的研究亦表明N(CH3)2对于阴离子识别和手性的传递具有重要作用。同时此类受体分子可实现在纯水中识别阴离子。　　 第四章:将N-(1-萘甲酰胺)-N-苯基硫脲的萘替换为喹啉,合成了N-(8-喹啉甲酰胺基)-N-苯基硫脲。通过核磁滴定和X-射线晶体衍射研究表明了喹啉N的引入促使酰胺NH形成分子内氢键,进而稳定受体分子的氢键网络结构,促使酰胺基硫脲基团平面化,增强其与阴离子的结合能力。研究表明乙腈中,与N-(1-萘甲酰胺)-N-苯基硫脲类化合物相比,N-(8-喹啉甲酰胺基)-N-苯基硫脲与阴离子结合物的CT吸收峰大幅度蓝移,结合常数提高一个数量级,且将受体分子质子化后,可识别Cr-。可见喹啉N的引入提高了受体分子与阴离子的结合能力。　　 第五章:为考察阳离子的协同作用对受体分子识别阴离子的影响,于受体分子结构中引入冠醚空腔,设计合成了N-(15冠-5-苯并冠醚甲酰)胺基-N-苯基硫脲。分别考察了乙腈中阴离子对受体分子、受体与Na+络合物和受体与K+络合物吸收光谱的影响。1H NMR分析显示Na-和K+均可与冠醚空腔作用,表现为冠醚空腔的-CH2-向低场移动。实验研究表明乙腈中受体分子对阴离子有较强的结合作用,结合常数高于106 mol-1 L。且在Na+存在下,实现了对CH3CO2-的选择性识别。同时实验亦发现,质子性溶剂乙醇中酰胺基硫脲可实现对二酸根离子的识别。