基于含磷分子梭的制备及其在超分子囊泡构筑中的应用

Phosphine oxide is an attractive moiety for inclusion in interlocked structures due to its good hydrogen bonding acceptor properties. However the related phosphrous-containing analogues have seldom been reported as functional moieties for topological compounds. This proposal aims to utilize novel phosphorus-containing macrocycle as platform, and carries out the following three parts of research work: 1) design and synthesize a series of phosphorus-containing macrocycles as a new block for the topological compounds, which plays an important role in the development of supramolecular chemistry. 2) investigate the host-guest chemistry based on the phosphorus-based macrocycles, and further construct corresponding multistable molecular shuttles; 3) construct of "smart" supramolecular vesicles based on these phosphorus-based molecular shuttles and their application for drug delivery system will be further investigated.

膦氧是重要的氢键受体，因其独特的结构和性质，在超分子化学领域是一个令人瞩目的基团，但是将其应用在超分子拓扑化合物的研究还相对较少。本项目拟以合成的新型含磷大环为基元构筑分子梭（动态轮烷），并应用于构筑可调控的超分子囊泡及其在药物转运方面的研究。本项目拟展开以下三个方面的工作：1）设计并合成一系列新型的含磷大环化合物，发展新的构筑基元；2）以含磷大环化合物为基础，研究其与不同直链型客体分子之间的主客体作用，制备新型的多稳态分子梭（动态轮烷），研究其可调控性质；3）将上述含膦分子梭（动态轮烷）修饰后，构筑可调控超分子囊泡体系，并深入开展其在药物转运方面的研究，以期获得创新性研究成果。

自组装是超分子化学研究的核心之一。本项目针对超分子化学领域中超分子组装协同效应及可控组装等科学问题主要展开以下四个方面的工作：1）制备含磷的大环化合物，研究这些含膦大环化合物与不同的客体分子之间的主客体作用，将含膦大环化合物与相应的客体分子制备分子梭，并研究这些分子梭的调控性质；2）正交构筑了环境响应性超分子智能水凝胶构筑，成功应用于药物转运和智能窗材料，为不同性质的正交一体化策略提供了应用实例，同时该策略也为新型功能化材料的开发提供了新的思路；3）超分子组装体简单高效地构筑了模拟自然界光合作用的平台，为进一步实现光电转换与能量存储提供了良好的基础；4）可控地构筑不同形貌的超分子纳米载体用于不同亲疏水性抗癌药物的选择性转运；构筑环境响应性超分子囊泡，实现基于水溶性柱[5]芳烃和吡啶硼酸衍生物构筑的糖响应性超分子纳米载体用于胰岛素的转运和可控释放。上述的研究成果表明正交组装的策略为化学家们进一步理解和模拟复杂的生命过程以及构筑功能化的“智能”材料提供了有力的研究工具。对于获得新的增长点超分子动态材料和药物转运研究，我们将形成新的研究方向，丰富和发展超分子自组装体系。项目执行期间发表高水平SCI学术论文19篇，其中包括：J. Am. Chem. Soc. (1篇), Angew. Chem. Int. Ed.（1篇）,Nature Commun.（1篇）, Chem. Mater.（1篇）, Small（1篇）, Chem. Commun.（4篇）, Chem. Eur. J.（1篇）, Macromolecules（1篇）, Macromol Rapid Commun.（1篇）, ACS Appl. Mater. & Inter.（2篇）；并在我们中国专业期刊发表论文Chinese Chem. lett.（1篇）, Acta Polymerica Sinica（高分子学报）（1篇）。