有机管状结构的组装及其金属离子跨膜输送性能研究

本项目提出了一类功能化有机管状结构的组装。基于新型柱状分子的官能团定向特征，以这些柱状分子为基础，利用互补的氢键发展有机管状结构组装的新方法。设计将肽链接枝至柱状分子的两端，利用肽链伸展方向与柱轴方向一致以及肽链间可以形成氢键的特点，分别在溶液和脂质体中开展自组装研究。我们还将以组装形成的管状结构为载体，研究金属离子的跨膜输送性质。

本项目主要围绕人工跨膜通道这一主题开展研究。基于柱芳烃的单分子管结构，发展了一种构建人工跨膜通道的新策略。通过在管状结构的空腔中构筑连续和不连续的“水线”结构，分别实现了对质子和水分子的选择性跨膜输送。在柱芳烃上引入含有不同的氨基酸序列肽链，通过分子内氢键组装出一类有序的手性管状结构，实现了对手性氨基酸的选择性跨膜输送。另外，还合成了具有双管特征的柱[n]芳烃(n=8-10)，揭示了柱[10]芳烃与季铵盐能够形成独特的1:2连体型络合物，并利用分子内氢键控制侧链构象，发展了具有内翻侧链的柱[5]芳烃。发表标注受本项目资助的SCI论文6篇，包括J. Am. Chem. Soc. (2篇)、 Angew. Chem. Int. Ed. (2篇)、Chem. Commun (1篇)、Org. Biomol. Chem. (1篇)。有关水通道和质子通道方面的工作受到国际同行关注，先后被美国化学会C&EN、 Angew. Chem. Int. Ed.、Chemical Engineering和Nature China 作为亮点加以专门介绍和正面评述。