瓜環(huán)[6]與含咪唑基客體分子準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)，又稱葫蘆脲，是超分子化學中繼環(huán)糊精、冠醚及杯芳烴之后發(fā)展起來的一類新型高度對稱的桶狀大環(huán)分子。瓜環(huán)CB[6]無可爭議是瓜環(huán)家族的代表，它是由六個甘脲組成的大環(huán)分子，具有疏水的內部空腔及由環(huán)繞的羰基氧原子組成的端口。結構上的特征使得瓜環(huán)區(qū)別于其它的超分子主體分子，并使得它能夠通過疏水作用、氫鍵、離子-偶極等鍵合作用鍵合多種有機陽離子，通過與金屬配位形成金屬配合物。隨著超分子化學的興起，

2、瓜環(huán)化學在近年來已成為超分子科學中的一朵奇葩，在超分子催化、超分子組裝、分子識別、離子通道、超分子生物學、納米科學、超分子藥物學等領域展現(xiàn)出廣泛而誘人的應用前景。業(yè)已發(fā)表了許多有關瓜環(huán)識別脂肪胺、末端吡啶基取代的脂肪胺、瓜環(huán)與這些分子作用，形成準輪烷、輪烷、準聚輪烷、聚輪烷、分子機器、分子項鏈等等超分子組裝體的研究，但有瓜環(huán)識別咪唑類的客體分子仍未見報道。 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、研究對象展開。在水溶液中進行分子組裝制備了系列新型準輪烷分子，對它們的結構進行了表征，并研究了它們的生物活性。內容主要如下： 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、質譜等對其結構進行了表征。

4、 2．在水溶液中，通過客體分子與瓜環(huán)CB[6]反應制備了一系列新型準輪烷分子，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、電噴霧質譜、X—單晶衍射等手段進行了表征。為進一步組裝如分子項鏈、金屬配位聚輪烷等更為高級新奇的超分子聚集體打下極好的基礎。并用核磁共振研究了它們溶液中的狀態(tài)。探討了瓜環(huán)對咪唑基客體分子化學位移的影響，科學合理地給出

5、了相應的位移數(shù)據(jù)。 3．制備了不同無機酸鹽的CB[6]/BIMH準輪烷分子，用X-單晶衍射的手段探討了該準輪烷分子的自組裝及不同的無機酸陰離子對準輪烷分子組裝的影響。發(fā)現(xiàn)了由非共價π...π作用連接的準聚輪烷。用電噴霧質譜證明了該類型準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)，該結構形成了具有納米結構的直徑為25-40 nm的納米管和納米線。 4．對準輪烷分子CB[6]/BI

6、MH的生物活性通過硅膠電泳分析進行了研究。發(fā)現(xiàn)在生理條件下，該準輪烷分子可以高效地斷裂超螺旋雙鏈DNA分子。通過熒光光譜、DNA熱變性、晶體結構、高分辨質譜結構分析、分子模擬以及模型底物BDNPP水解等實驗，探討了DNA斷裂模式，表明其斷裂屬于水解切割機理。在這個機理中，主體瓜環(huán)CB[6]與客體分子BIMH共同協(xié)作使得DNA切割得以進行，質子化的咪唑基團通過氫鍵靜電作用與DNA的磷酸負陰離子結合，而后瓜環(huán)充當路易斯堿的角色通過氫鍵作用活