基于反式瓜环的超分子自组装

In this project, we intend to synthesize and separate the inverted cucurbit[n]urils with different cavity size and different numbers of reverted glycoluril units by optimizing synthesis and separation condition, and realize to purification for inverted cucurbit[n]urils with simple, efficient and economic methods. Therefore, on the basis of the end oxygen coordination ability of inverted cucurbit[n]urils and the difference of cavity size of inverted cucurbit[n]urils from ordinary cucurbit[n]urils, we systematically study the interaction of the inverted cucurbit[n]urils with different metal ions and guest molecules through non-covalent interaction, such as coordination interaction, hydrophobic interaction, ion-dipole interaction, hydrogen bonding, π-π stacking, C-H…π interaction to evaluating the inverted supramolecular recognition characteristics between inverted cucurbit[n]urils with different metal ions and guest molecules. Focusing on different inverted cucurbit[n]urils’ recognition features for different metal ions, the binding sites, interactional force, thermodynamic and kinetic properties of different guest molecules. Furthermore, we explore the influence of the types of solutions, pH, and competition or collaborative guests on the inverted cucurbit[n]urils supramolecular recognition. These objectives will lay the foundation for the application of inverted cucurbit[n]urils.

项目拟合成并分离出多种具有不同空腔大小的反式瓜环，以及含有不同数目反转苷脲单元的反式瓜环，通过优化合成、分离条件，实现反式瓜环的简易、高效、经济的分离纯化，为瓜环家族增添新的成员。在此基础上，利用反式瓜环端口氧的配位能力以及反式瓜环不同于普通瓜环的空腔体积，通过分子间的非共价键相互作用，如配位作用、疏水作用、离子-偶极作用、氢键、π-π 堆砌、C-H…π 相互作用等，系统研究反式瓜环与不同金属离子、以及不同类型的客体分子的相互作用，建立反式瓜环对不同金属离子以及不同类型客体分子的超分子识别体系。重点研究不同反式瓜环对不同金属离子以及不同类型客体分子的识别特征、作用位点、作用力、热力学及动力学性质等，探讨溶液种类、体系酸碱度、竞争或协同客体对反式瓜环超分子识别性能的影响，为反式瓜环的应用奠定基础。

项目通过优化合成、分离条件，实现了反式六、七元瓜环简易、高效、经济的分离纯化，并合成、分离出一类新的反式瓜环：反式六甲基六元瓜环（iMe6Q[3,3]），该类新瓜环表现出优异的水溶性及在DMSO中有较好的溶解性，为瓜环家族增添新的成员。. 在此基础上，利用反式瓜环端口氧的配位能力以及反式瓜环不同于普通瓜环的空腔体积，通过配位作用、疏水作用、离子-偶极作用、氢键等，系统研究了系列反式瓜环与碱金属、碱土金属、稀土元素等不同金属离子的超分子组装体的构筑。揭示了金属离子的结构、性质特征包括金属离子半径、所带电荷、溶液酸度，以及诱导试剂的引入对金属-瓜环配位的影响规律。. 同时系统研究了多种反式瓜环分别与系列α, ω-烷基二胺化合物、紫晶衍生物、人体必需的氨基酸、生物胺分子、药物分子卡培他滨以及系列具有多作用位点的长链客体分子的相互作用；利用反式瓜环与几种染料（如Hoechst-33258、苯乙烯基染料DASPMI等）的主客体包合物作为探针，测试其对各种金属阳离子(包括碱金属、碱土金属、镧系元素、过渡金属和其他阳离子)的响应。这些研究成果为反式瓜环的进一步应用奠定了一定的基础。