季戊四醇衍生的咪唑鎓化合物的合成及其对阴离子的光谱响应

咪唑鎓本身带有正电荷,2-位碳氢(C2-H)具有一定的酸性,是一种良好的氢键供体,能与阴离子形成氢键。因此,咪唑鎓可以识别各种无机阴离子和生物体内重要的阴离子。本文利用四(1-咪唑甲基)甲烷的独特结构,通过烷基化反应,合成了多咪唑鎓盐2、含有多功能臂的双咪唑鎓盐3和咪唑鎓环番4。采用荧光发射光谱法研究了咪唑鎓盐2、3、4对阴离子(Cl~-、Br~-、I~-、CH_3COO~-、PhCOO~-、HSO_4~-)的光谱响应。结果表明,咪唑鎓盐2和咪唑鎓环番4a加入Cl~-,荧光强度明显增强;咪唑鎓盐3a加入PhCOO~-,荧光强度明显减弱;咪唑鎓盐3b和咪唑鎓环番4b加入I~-,荧光强度明显增强。     

新型手性咪唑鎓环番的合成及对氨基酸的对映选择性识别

以L-氨基酸为手性源, 合成了一系列新型手性咪唑鎓环番, 并进行了结构表征. 在碱性条件下, L氨基酸和乙二醛、甲醛缩合生成了(S)-2-(1-咪唑)羧酸钠, 转化为甲酯后与乙二胺进行胺解反应制得开链手性咪唑二酰胺, 然后与二溴化合物在高稀淡技术和无水条件下进行季铵化关环反应, 再进行阴离子交换制得目标分子(4~6). 以手性咪唑鎓环番为主体分子, 研究了对氨基酸及其衍生物的对映选择性识别作用.     

多羟基新咪唑鎓环番的合成及其与DNA相互作用

以咪唑鎓正电荷为结构单元构筑的咪唑鎓型环番可发挥大环效应、范德华力、氢键、π-π堆积及阳离子-π等相互作用而在主-客体化学、超分子化学及仿生研究中备受青睐.已有多个研究组从事该类化合物的设计、合成、分子识别、仿生及超分子性能研究.我们已研究了烷基、芳基、甾体、葡萄糖类等咪唑鎓型环番[1-5].在此我们报道多羟基新咪唑鎓型环番.羟基的引入可使咪唑鎓型环番发挥氢键、偶极-偶极等非共价键力相互作用,增强咪唑鎓环番对阴离子、中性分子特别是DNA等生物分子的识别作用.     

糖番的合成方法及应用研究进展

糖番是一类兼具环番和天然环糊精性质的化合物。本文就糖番的定义、结构、发现和命名等作一基本介绍,并综述了糖番合成的发展、不同的合成路线、合成策略和合成条件,揭示了糖番这类手性的、水溶性的、具有疏水性空腔结构特点的化合物可能在生物、医药、化工等领域具有潜在的应用价值。根据它的手性识别和糖-糖相互作用的能力,预测了这类化合物于主客体化学、寡糖的识别、催化剂设计等方面的应用。最后,根据糖番的结构特点,指出对于其糖基和芳香烃部分的结构改造,可能是未来糖番合成的发展方向,以期对以后糖番的合成提供启示和借鉴。     

咪唑环合成方法的新进展

综述了咪唑环合成方法的新进展，讨论了部分合成方法的特点及反应机理。参考文献４１篇。     

洞状咪唑环番的合成和晶体结构

由1,3,5-三甲基-2,4,6-三(咪唑甲基)苯与1,3,5-三(溴甲基)苯直接季铵化反应高产率地合成了洞状咪唑环番3(C30H33N63+*Br－3*3H2 O), 对目标物的分子和晶体结构进行了表征. 该晶体属单斜晶系, 空间群为P21, 晶胞参数： a=0.863 4(2) nm, b=0.817 0(4) nm, c=1.088 4(2) nm, β=112.03(1)°, V=\{1.582 8(6)\} nm3, Z=2, R=0.033 6, F(000)= 780． 溴离子与水分子形成氢键． 分子和晶体结构表明化合物具有选择性识别一些阴离子或中性分子的适宜结构．     

从四氢叶叶酸辅酶模型合成麝香酮中间体2,1 5-十六二.酮

麝香酮是麝香中重要的具有生理活性的组分.自Ruzicka[1]确定其结构以来,化学家研究和发展了许多合成麝香酮的方法[2].Stoll[3]提出的由2,15-十六二酮经分子内环合后氢化得到麝香酮,其操作简便,但尚需解决2,15-十六二酮的来源问题.5,6,7,8-四氢叶酸辅酶在生物体内的功能和作用及仿生合成已成为仿生化学研究的重要课题[4].四氢叶酸辅酶在生物体内传递不同氧化态的-碳单元,当-碳单元处于甲酸氧化态时,活性部位是形成的咪唑啉环[5,6].因此,本文以咪唑啉盐作为四氢叶酸辅酶模型,与亲核试剂双格利雅试剂作用,仿生合成2,15-十六二酮.     

4,4’-二葡萄糖苷-2,2’-二苯酚基异丙烷的合成

糖番(Glycophane)[1-3]是由醛糖化合物和芳基化合物反应生成的大环分子,其合成设计思想是在醛糖衍生物的结构单元中插入具有亲脂性的芳基化合物,使合成的受体分子既具有天然环糊精的手性环境,亲脂性空腔和良好的水溶性,又有合成环番的π电子作用特性,因此它兼有环糊精和环番的性质.     

无机材料的仿生合成

生物矿化重要的特征之一是细胞分泌的有机基质调制无机矿物的成核和生长, 形成具有特殊组装方式和多级结构特点的生物矿化材料(如骨、牙和贝壳)。仿生合成就是将生物矿化的机理引入无机材料合成, 以有机物的组装体为模板, 去控制无机物的形成,制备具有独特显微结构特点的无机材料, 使材料具有优异的物理和化学性能。仿生合成已成为无机材料化学的研究前沿。本文综述了无机材料仿生合成的发展现状。     

环番(cyclophane)化学

本文综述了Cyclophane化合物的结构特征、合成方法以及主要化学性质。     

仿酶催化与绿色化学

仿酶催化是绿色化学研究中的一个重要课题。本文简要论述了仿酶催化研究的一些新进展,包括功能环糊精和桥联环糊精仿酶研究、双核铜酶的模拟、咪唑环番仿酶新体系、手性金属胶束体系以及新型手性口恶唑硼烷化学酶。     

四氢叶酸辅酶仿生化学的进展

本文简要地介绍了四氢叶酸辅酶仿生化学研究的进展,包括仿生有机合成、酶促反应模型和反应机理等方面。     

Theoretical studies and industrial applications of oxidative activation of inert C-H bond by metalloporphyrin-based biomimetic catalysis

High costs and low catalytic efficiency of metalloporphyrins, which are an analogue of cytochrome P450 enzyme, are the bot-tlenecks in the industrialization of biomimetic hydrocarbon oxidation reactions. The basic principle and research technique of physical organic chemistry were applied to the process of biomimetic oxidation of hydrocarbon catalyzed by metalloporphyrins. This biomimetic technology could be adapted to bulk chemicals production by developing the new methods for efficient scale-up synthesis of metalloporphyrins, new pathways for molecular oxygen activation on an industrial scale and new approaches to elevate the catalytic efficiency of metalloporphyrins. This review mainly focuses on research carried out in our group.     

Synthesis and guest-binding study of polytopic multi(cyclophane) hosts

Novel bis(cyclophanes) bearing glucosides and pentakis(cyclophanes) bearing glucosides were prepared as water-soluble hosts by connecting two or five macrocyclic skeletons, respectively. The guest-binding affinities of the present bis(cyclophanes) and pentakis(cyclophanes) toward a hydrophobic dye, 6-p-toluidinonaphthalene-2-sulfonate, were enhanced 13- and 1200-fold, respectively, relative to that by a corresponding monocyclic cyclophane, reflecting multivalency effects in macrocycles.     

非线型聚苯类大分子的研究进展

对支化及树枝状聚苯、环状聚苯、环状聚苯乙炔以及环蕃等几类以苯环为基本结构单元的非线型大分子的研究, 特别是合成作了综述。     

受生物启发模拟合成生物矿物材料及其机理研究进展

自然界中存在大量复杂、高度功能化的生物矿物材料如贝壳、珍珠、牙齿、骨骼等,其中很多是非常普通的无机矿物材料。运用仿生合成的思路来制备形貌可控、结构特殊且具有独特性质的材料一直是交叉学科研究的热点,如何模拟生物矿化方法合成功能化材料,正逐渐引起科学界的关注。碳酸钙等生物矿物材料广泛存在于生物和地质体系中,对生物体的特异功能起着极其重要的作用。本文将重点回顾有关碳酸钙等生物矿物材料的生物模拟合成研究的进展。生物矿物合成的微环境主要包括模板和溶液相。本文即从这两方面着手,评述了近年来利用软、硬模板法模拟合成生物矿物的研究进展。     

Steroid Cyclophanes as Artificial Cell-surface Receptors. Molecular Recognition and its Consequence in Signal Transduction Behavior

Steroid cyclophanes, bearing four bile acid moieties covalently placed on a tetraazaparacyclophane skeleton, were designed and synthesized as artificial cell-surface receptors. Guest-binding behavior of the steroid cyclophanes embedded in a bilayer membrane formed with a synthetic peptide lipid was clarified by means of fluorescence and circular dichroism spectroscopy. We found that the steroid cyclophane effectively bound aromatic guests in both bilayer membranes and aqueous solution. In addition, copper(II) ions acted as a guest species for the steroid cyclophane and a competitive inhibitor toward a NADH-dependent lactate dehydrogenase (LDH). On these grounds, we constituted a supramolecular assembly as an artificial signaling system in combination with the steroid cyclophane, a cationic peptide lipid, and LDH. As a consequence, the steroid cyclophane acted as an effective artificial cell-surface receptor being capable of transmitting an external signal to the enzyme in collaboration with copper(II) ions as a signal transmitter.     

Benzidine/Quinoidal-Benzidine-Linked,Superbenzene-Based π-Conjugated Chiral Macrocycles and Cyclophanes

Synthesis of fully conjugated cyclophanes containing large-size polycyclic aromatics is challenging. Now, three benzidine-linked, hexa-peri-hexabenzocoronene (superbenzene)-based ortho-, para-, and meta-cyclophanes are synthesized through intermolecular Yamamoto coupling reaction of structurally pre-organized precursors. Subsequent oxidative dehydrogenation gave the corresponding quinoidal benzidine-linked cyclophanes. Their geometries were confirmed by X-ray crystallographic analysis and their electronic properties were investigated by electronic absorption, cyclic voltammetry, and DFT calculations. The quinoidal benzidine-linked cyclophanes show thermally populated paramagnetic activity with a relatively large singlet-triplet energy gap. Two enantiomers for the ortho-cyclophanes ( 1-NH and 1-N ) were isolated and their chiral figure-of-eight macrocyclic structures were identified. The cage-like cyclophanes 2-NH and 3-NH with concave surface can selectively encapsulate fullerene C₇₀.