硝基异噁唑衍生物与β-环糊精主客体相互作用的谱学、非线性光学性质及DFT稳定性分析

本综述系统探讨了六种乙烯基功能化硝基异噁唑衍生物（A1–A6）与β-环糊精（β-CD）的包合作用，通过紫外-可见光谱（UV-Vis）、核磁共振（1H NMR）及热力学分析证实了自发结合过程（ΔG: -3.73 – -4.01 kcal/mol）。研究揭示了β-CD空腔对客体分子的空间约束效应，显著调控其电子亲和性、非线性光学（NLO）响应及细胞相容性，为超分子系统设计和光电子材料开发提供了理论依据与实验支撑。

　　

Highlight

本研究通过多学科方法揭示了β-环糊精（β-CD）对硝基异噁唑衍生物（NIOX）的超分子调控机制，涵盖光谱学、热力学及理论计算，为功能材料设计提供新视角。

Synthesis

化合物A1–A6的合成产率介于17%至87%之间，其中A6为首次报道。A2–A6通过碱性仲胺的N-取代反应制备，碱性较强的胺（如A2–A3）因亲核性较高而获得更高产率。

General findings

六种乙烯基功能化硝基异噁唑衍生物（A1–A6）均与β-CD形成包合物，结合过程为自发（ΔG: -3.73 – -4.01 kcal/mol）。A3（哌啶衍生物）和A2（吡咯烷衍生物）分别以熵驱动和焓驱动机制展现最高亲和力。核磁共振数据表明异噁唑部分均通过β-CD的大口端轴向插入。密度泛函理论（DFT）计算显示杂环取代基可调节电子亲和性与亲电性，所有衍生物均表现出优异的非线性光学（NLO）响应。细胞毒性试验表明，化合物在400 μM浓度下对Vero细胞毒性较低，且β-CD包合进一步降低了毒性。

Conclusions

β-环糊精包合可有效调控硝基异噁唑的物理化学性质、光学特性、电子行为及生物相容性，为其在超分子系统和功能光学材料中的应用提供坚实基础。