瓜環(huán)[6]與含咪唑基客體分子準(zhǔn)輪烷超分子組裝及生物活性研究.pdf

1、瓜環(huán)(cucurbit[n]uril，n=4～12)，又稱(chēng)葫蘆脲，是超分子化學(xué)中繼環(huán)糊精、冠醚及杯芳烴之后發(fā)展起來(lái)的一類(lèi)新型高度對(duì)稱(chēng)的桶狀大環(huán)分子。瓜環(huán)CB[6]無(wú)可爭(zhēng)議是瓜環(huán)家族的代表，它是由六個(gè)甘脲組成的大環(huán)分子，具有疏水的內(nèi)部空腔及由環(huán)繞的羰基氧原子組成的端口。結(jié)構(gòu)上的特征使得瓜環(huán)區(qū)別于其它的超分子主體分子，并使得它能夠通過(guò)疏水作用、氫鍵、離子-偶極等鍵合作用鍵合多種有機(jī)陽(yáng)離子，通過(guò)與金屬配位形成金屬配合物。隨著超分子化學(xué)的興起，

2、瓜環(huán)化學(xué)在近年來(lái)已成為超分子科學(xué)中的一朵奇葩，在超分子催化、超分子組裝、分子識(shí)別、離子通道、超分子生物學(xué)、納米科學(xué)、超分子藥物學(xué)等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛而誘人的應(yīng)用前景。業(yè)已發(fā)表了許多有關(guān)瓜環(huán)識(shí)別脂肪胺、末端吡啶基取代的脂肪胺、瓜環(huán)與這些分子作用，形成準(zhǔn)輪烷、輪烷、準(zhǔn)聚輪烷、聚輪烷、分子機(jī)器、分子項(xiàng)鏈等等超分子組裝體的研究，但有瓜環(huán)識(shí)別咪唑類(lèi)的客體分子仍未見(jiàn)報(bào)道。 本文主要以瓜環(huán)CB[6]為主體分子，以末端咪唑取代脂肪烷烴為客體分子作為

3、研究對(duì)象展開(kāi)。在水溶液中進(jìn)行分子組裝制備了系列新型準(zhǔn)輪烷分子，對(duì)它們的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并研究了它們的生物活性。內(nèi)容主要如下： 1．本文合成了一系列的含咪唑基的客體分子，包括1，3-二咪唑基丙烷(BIMP3)、1，4-二咪唑基丁烷(BIMB)、1，5-二咪唑基戊烷(BIMP5)、1，6-二咪唑基己烷(BIMH)、N，N’-二(4-甲基咪唑基)-1，6-己二胺(BMIMHA)。用元素分析、核磁共振、質(zhì)譜等對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。

4、 2．在水溶液中，通過(guò)客體分子與瓜環(huán)CB[6]反應(yīng)制備了一系列新型準(zhǔn)輪烷分子，包括：CB[6]/BIMP3、CB[6]/BIMB、CB[6]/BIMP5、CB[6]/BIMH、CB[6]/BMIMHA。用元素分析、核磁共振、電噴霧質(zhì)譜、X—單晶衍射等手段進(jìn)行了表征。為進(jìn)一步組裝如分子項(xiàng)鏈、金屬配位聚輪烷等更為高級(jí)新奇的超分子聚集體打下極好的基礎(chǔ)。并用核磁共振研究了它們?nèi)芤褐械臓顟B(tài)。探討了瓜環(huán)對(duì)咪唑基客體分子化學(xué)位移的影響，科學(xué)合理地給出

5、了相應(yīng)的位移數(shù)據(jù)。 3．制備了不同無(wú)機(jī)酸鹽的CB[6]/BIMH準(zhǔn)輪烷分子，用X-單晶衍射的手段探討了該準(zhǔn)輪烷分子的自組裝及不同的無(wú)機(jī)酸陰離子對(duì)準(zhǔn)輪烷分子組裝的影響。發(fā)現(xiàn)了由非共價(jià)π...π作用連接的準(zhǔn)聚輪烷。用電噴霧質(zhì)譜證明了該類(lèi)型準(zhǔn)輪烷分子在溶液中及氣相中能以雙電荷離子及單電荷離子穩(wěn)定存在。透射電子顯微鏡形貌分析發(fā)現(xiàn)，該結(jié)構(gòu)形成了具有納米結(jié)構(gòu)的直徑為25-40 nm的納米管和納米線。 4．對(duì)準(zhǔn)輪烷分子CB[6]/BI

6、MH的生物活性通過(guò)硅膠電泳分析進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)在生理?xiàng)l件下，該準(zhǔn)輪烷分子可以高效地?cái)嗔殉菪p鏈DNA分子。通過(guò)熒光光譜、DNA熱變性、晶體結(jié)構(gòu)、高分辨質(zhì)譜結(jié)構(gòu)分析、分子模擬以及模型底物BDNPP水解等實(shí)驗(yàn)，探討了DNA斷裂模式，表明其斷裂屬于水解切割機(jī)理。在這個(gè)機(jī)理中，主體瓜環(huán)CB[6]與客體分子BIMH共同協(xié)作使得DNA切割得以進(jìn)行，質(zhì)子化的咪唑基團(tuán)通過(guò)氫鍵靜電作用與DNA的磷酸負(fù)陰離子結(jié)合，而后瓜環(huán)充當(dāng)路易斯堿的角色通過(guò)氫鍵作用活