具有疏水腔的环状分子为媒介的分子组装与构效关系(拟资助领域一)

Molecular assembly is one of the most important methods to supply new matters and functionalized them. The construction of novel molecular assemblies and their structure-activity relationship has become the central field of supramolecular chemistry. In this project, we will use cyclic molecules with hydrophobic cavities, including cyclodextrins, calixarenes, cucurbiturils, as mediates to construct several series of supramolecular assemblies with functional substrates such as fullerenes, porphyrins, phthalocyanines, alkaloids, ATP, proteins, cis-platinum derivatives, paclitaxols, camptothecins, doxorubicines through non-covalent interactions. Theie structures, assembly mechanism, thermodynamic and kinetic orgins, and comtrolling factors structure-activity relationship will be investigated by a combination of many spectroscopic, microscopic, calorimetric and stopped flow methods. The structure-activity relationship of different ordered assemblies will be explored to build the function-aimed molecular assembly thchnology and to push the control and functionalization of molecular assemblies.

分子组装是提供新物质并赋予其特殊理化功能的重要技术源泉之一。因此，结构新颖的分子组装体的构筑及构效关系就成为超分子化学的核心研究内容。该项目拟以具有疏水腔的环糊精、杯芳烃、葫芦脲等环状分子为媒介，通过非共价键力的协同相互作用将它们与富勒烯等碳基材料，卟啉、酞菁等光活性分子，生物碱、ATP、蛋白质等生物分子及顺铂衍生物、紫杉醇、喜树碱、阿霉素等药物分子构筑成几个系列结构新颖的分子组装体，运用各种现代测试技术研究分子组装体的结构和组装机制，采用量热滴定和停流等方法研究自组装过程的热力学起源和动力学控制因素，进而考查从小分子到多重分子组装体的多级组装过程、构效关系等基本科学问题。通过对组装方法的不断优化实现对分子组装体的调控，阐述组装体的微观结构和宏观性能之间的关系，开拓具有生物等功能为导向的分子组装技术，推动自组装的可逆调控和功能化进程，并在此基础上揭示新现象，发展新理论，开拓新技术。

环状分子的组装及功能是超分子化学的核心研究内容。该项目以具有疏水空腔的环状分子，如环糊精、杯芳烃、柱芳烃、冠醚、葫芦脲等为媒介，利用协同组装方法将它们组装在同一个超分子结构中，构筑具有优良性能和生物功能的超分子组装体，运用各种现代测试技术研究超分子组装体的形成规律和驱动力，阐明多种分子间非共价相互作用的内在联系和协同效果，从小分子到超分子组装体的化学反应过程、构效关系以及功能等。通过对组装方法的优化实现对组装体的结构、尺寸、形貌的控制，通过引入不同外界因素如光照、温度、pH 或酶等实现对超分子组装体功能的调控。项目共发表SCI论文52篇，申请专利10项，授权6项。