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“内修饰分子管”选择性识别芳香烃类化合物2018-12-25

分子识别是许多生物现象以及超分子化学的基础,在传感、组装、催化以及药物载运等方面都具有重要的应用。近半个世纪以来,分子识别的对象主要集中为离子和部分功能分子。而对芳香烃类化合物的选择性识别却鲜有报到。芳香烃类化合物种类繁多、结构复杂,在分子尺寸及形状结构上有很大的差别,而且这类化合物具有很高的致癌性。因此,设计和合成能够识别芳香烃类化合物的受体分子,将会有助于该类化合物的检测与去除。

近日,南方科技大学蒋伟课题组受生物受体结构特点的启发,提出了“内修饰分子管”的概念:将功能键合位点与深穴空腔相结合,构建了空腔内具有功能位点的大环受体(ChemComm 2015, 51,15490; Chem. Sci. 2015, 6, 6731; ChemComm 201652,9078; JACS 2016138, 14550; JACS 2017, 139, 8436)。最近,蒋伟课题组在前期研究的基础上,发现脲基和硫脲基“内修饰分子管”能在非极性溶剂中选择性识别多环芳烃。通过核磁滴定、模拟计算以及X-射线单晶衍射等手段,证实了“内修饰分子管”对多环芳烃有较强的键合作用,键合常数高达1580 M-1。另外,通过增加芳香环的个数、打断π-共轭体系、增加苯环上取代基及N杂原子取代等方式对客体分子的结构进行调控,研究了N-H⋅⋅⋅π、C-H⋅⋅⋅π、分子形状等对键合常数的影响。研究表明N-H⋅⋅⋅π相互作用是“内修饰分子管”识别线性多环芳烃的主要驱动力,这类似于生物受体识别芳香化合物的方式。

虽然C/N-H⋅⋅⋅π相互作用是一种非常弱的非共价作用力,但是通过多重弱相互作用的协同,实现了“内修饰分子管”对线性多环芳烃较强的键合。这一研究结果再次显示了弱键协同作用的强大(Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 709)。

 

该论文已发表在《Chinese Chemical Letters》2018年29卷,1期,P91-94.作者为:Guo-Bao Huang, Wei-Er Liu, Arto Valkonen, Huan Yao, Kari Rissanen, Wei Jiang。全文阅读请点击左下方的“阅读原文”。

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