基于硼酸基的分子识别化合物的合成、结构与性能研究

本项目研究基于已有的苯硼酸衍生物受体对多元醇类化合物的有效识别研究状况，提出采用配位聚合、插层组装等无机/有机杂化合物的合成方法，结合超分子化学、晶体工程、自组装等手段，设计合成含有硼酸基的与荧光化合物、某些糖分子相互作用的分子识别组装体系，研究它们的结构与性质，进一步探讨各类有机苯硼酸衍生物、无机硼酸化合物对糖类分子的识别作用。以获得一类具有多点非共价相互作用力的、具有高度客体选择性的主体分子材料。寻找含硼酸基的主体分子材料组成、结构与糖类分子识别能力间的变化关系，力争将分子主体化合物结构可调节性与客体分子识别的选择性结合起来，建立专一的糖分子识别系统。

含有硼酸基的各类化合物因其具有的独特结构性质及便于制备等特点，近年来引起人们广泛关注。有机硼酸类化合物，可视为无机硼酸的一个羟基被烃基取代后的衍生物，在有机合成上被用于Suzuki偶合反应；而含硼酸基团的化合物与荧光体相连接后，利用硼酸与二醇类化合物较强的键合作用，可构建糖识别的荧光传感器，用于对糖的识别和细胞标记；将硼酸基团与某些高分子或无机材料相键联后，可以发展制备各种离子或蛋白受体传感器，也可以制备发光或分离材料。目前研究主要在于：一是新型分子受体的设计与合成；二是与纳米技术相结合进行含硼酸基化合物的材料自组装，将有机硼酸键连在纳米金属、纳米管、纳米片、纳米氧化物或其它功能材料中，用作分析、分离材料的应用研究。.　　本项目以硼酸、苯硼酸及其衍生物等为原料，设计合成了系列含有硼酸基团的新型分子受体及其系列含有N→B键的单核、双核有机硼酸酯类化合物，对所合成所有化合物进行了红外光谱、元素分析、核磁共振、质谱等结构表征及光谱性质测定，部分化合物获得了单晶结构数据。设计合成的硼酸酯类化合物固体粉末在紫外光照射下，随化合物结构变化的不同，分别发出蓝色、蓝绿色、黄绿色的荧光。化合物的分子识别研究结果表明:含氟单核与双核醇胺类硼酸酯对一价阳离子有很好的识别作用，而含有氨基取代基的双核硼酸酯则对一价卤素阴离子有较好的识别作用。部分含有硼酸基团的新型有机受体化合物在指示剂茜素红的协助下，对果糖有特殊的识别作用。此外，本项目还合成了3类可用于组装的无机主体材料，分别是LDH、层状氧化锰和6种以有机硼酸修饰的无机碳材料，以及1种含硼酸基团的水溶性高分子聚合物，它们与某些含硼酸基团化合物或相关分子组装后，初步显示出了较好的糖识别性能，某些化合物还显示了良好的肿瘤细胞标记效果。另外，还解析获得了一些有机超分子共晶体和配位超分子化合物晶体结构，探讨了的分子间弱相互作用在化合物组装与分子识别过程中的主要作用。