超分子凝胶可视化选择性识别有机小分子的研究进展

近年来,超分子凝胶作为一类非常重要的软物质材料而受到广泛关注,当前研究面临的最大问题之一是智能响应性,而智能响应性凝胶材料发展的一个重要研究方向是可视化选择性识别有机小分子。本文从有机小分子的类型(手性分子、位置异构体和氨基酸等)出发,较系统地综述了可视化选择性识别有机小分子的超分子凝胶的研究进展情况,并对该研究领域作了简单展望。     

一种能选择性识别磷酸根离子的金属配合物化学敏感器

合成了两种Schiff碱类金属配合物1([Cu(L1)]²⁺)和2([Cu(L2)]²⁺).对它们在强极性溶剂,如[V(水):V(乙醇)=98:2]混合溶剂中与阴离子间的相互作用进行了研究.发现具有C_3v结构的配合物1有着优良的检测PO₄^3-离子的能力.通过UV光谱滴定实验,表明配合物1和PO₄^3-间形成了1:1的稳定配合物.配合物1对HPO₄^2-也有一定的响应性.但对其它的阴离子(如四面体和非四面体结构的阴离子)物种,则未观察到有任何响应.文中还提出了配合物1与阴离子间构成新的配合物可能结构的建议.但是对于配合物2,对阴离子的响应能力比较差.对于实验结果以及如何提高敏感器化合物的选择能力进行了初步讨论.     

刺激响应型有机小分子凝胶的研究进展

智能型凝胶是近年来有机小分子凝胶的研究重点, 其中刺激响应型有机小分子智能凝胶对外界微小的物理、化学刺激, 如温度、光、pH、离子强度或电场等能够感知并在响应过程中有显著的响应行为性. 较系统地综述了刺激响应型有机小分子智能凝胶的结构特点和近年来的研究进展, 并展望了该类有机小分子智能凝胶的应用前景.     

环境响应的智能小分子有机凝胶材料

小分子有机凝胶(low molecule organogel,LMOG)是近年来逐渐发展起来的一类新型自组装材料,随着研究的深入,LMOG的功能化特别是对环境有智能响应的凝胶体系引起人们极大的研究兴趣。本文综述了4类智能响应的凝胶体系的研究进展,即: 光响应小分子凝胶体系,主要是凝胶因子内含有偶氮苯、二芳乙烯等光致变色基团;电化学响应小分子凝胶体系,主要是凝胶因子内含有四硫富瓦烯等电化学响应基团;离子(分子)响应的小分子凝胶体系,通过凝胶和客体离子(分子)间通过电荷转移或结构形变等形式实现响应;超声波响应小分子凝胶体系,在超声波外力的存在下,使分子结构以有利于形成分子间氢键的形式存在,从而形成稳定凝胶。     

基于β-环糊精的有机小分子凝胶

环糊精是直链淀粉在环糊精葡萄糖基转移酶作用下生成的含有7个D-吡喃葡萄糖单元的环状低聚糖,具有斜截锥形空间立体结构,腔内疏水,腔外亲水。β-环糊精以其低廉的价格、良好的水溶性和生物相容性,在超分子化学领域得到广泛的应用。β-环糊精可用于凝胶的构筑,通常的方法是将β-环糊精接枝到高分子链上,再以得到的高分子链为凝胶因子构筑高分子凝胶。虽然基于β-环糊精的高分子凝胶得到了广泛的关注和研究,但是,直接以β-环糊精为凝胶因子构筑的有机小分子凝胶却鲜有报道。2010年,本课题组首次报道了一种基于β-环糊精和二苯胺的热致有机凝胶。此后,本课题组在β-环糊精有机小分子凝胶领域做了大量的研究工作。本文在实验室研究工作的基础上,首先介绍了β-环糊精有机小分子凝胶的分类和不同因素对凝胶形成的影响,然后深入探讨了β-环糊精有机小分子凝胶的形成机理,系统介绍了β-环糊精有机小分子凝胶的刺激响应性以及在药物载运领域的应用,最后,对β-环糊精有机小分子凝胶的发展前景进行了展望。     

金属有机框架化合物对溶剂分子和有机小分子荧光识别与传感研究进展

金属-有机框架(MOFs)化合物由于其特定的孔道/孔洞结构以及在气体吸附/存储与分离、化学传感、光学、磁学以及荧光检测等方面的良好性能及潜在应用而成为当前人们关心和研究的热点。本文聚焦MOFs在溶剂分子和有机小分子荧光识别及传感方面的研究工作,着重介绍该领域近期的研究进展,并对该领域今后的发展进行了展望。     

金属有机框架化合物对溶剂分子和有机小分子荧光识别与传感研究进展

属-有机框架（MOFs）化合物由于其特定的孔道/孔洞结构以及在气体吸附/存储与分离、化学传感、光学、磁学以及荧光检测等方面的良好性能及潜在应用而成为当前人们关心和研究的热点。本文聚焦MOFs在溶剂分子和有机小分子荧光识别及传感方面的研究工作,着重介绍该领域近期的研究进展,并对该领域今后的发展进行了展望。     

金属有机凝胶的应用研究进展

金属有机凝胶（Metal-organic gels, MOGs）是一类以金属离子和有机配体通过非共价作用桥联形成的凝胶材料。与制备耗时的金属有机框架（Metal-organic frameworks, MOFs）相比,MOGs可在温和条件下通过配位自组装、氢键作用、π-π堆积和范德华力形成多孔超分子结构,具有制备简单、比表面积大、热稳定性好、结构可调谐及金属位点丰富等优点,在传感和分析检测领域应用广泛,同时在催化、吸附、储能、电致变色器件等领域的应用也具有独特的优势。本文对近年来MOGs在上述领域中的研究和应用进展进行了评述,分析了其面临的挑战,并对其未来的发展趋势和应用前景进行了展望。     

功能性三价铕离子的金属有机骨架选择性荧光识别芘

成功设计并通过水热法合成了一种具有功能性三维结构的镧系金属有机骨架 Eu-4L,其配体为二苯胺四羧酸衍生物(H₄L)。Eu-4L 的骨架中含有 3D 空腔,且其比表面积较高。Eu-4L 不仅热稳定性较高,且在 pH 为 3~11 的范围内稳定性良好。Eu-4L可以作为荧光探针选择性识别稠环芳烃芘,其检测限为5 μmol·L^-1,具有较高的灵敏度,且具备可循环重复利用的特性。Eu-4L荧光识别芘的作用机理为稳态荧光识别机理。此外,对Eu-4L的荧光识别选择性、竞争能力也进行了详细地讨论。     

功能性三价铕离子的金属有机骨架选择性荧光识别芘

成功设计并通过水热法合成了一种具有功能性三维结构的镧系金属有机骨架Eu-4L,其配体为二苯胺四羧酸衍生物(H4L)。Eu-4L的骨架中含有3D空腔,且其比表面积较高。Eu-4L不仅热稳定性较高,且在pH为3～11的范围内稳定性良好。Eu-4L可以作为荧光探针选择性识别稠环芳烃芘,其检测限为5μmol·L^-1,具有较高的灵敏度,且具备可循环重复利用的特性。Eu-4L荧光识别芘的作用机理为稳态荧光识别机理。此外,对Eu-4L的荧光识别选择性、竞争能力也进行了详细地讨论。     

钴卟啉对有机小分子的手性识别

采用含时密度泛函理论方法研究了手性钴卟啉识别手性生物小分子, 解释了分子结构与光学活性的关系. 通过基组叠加误差(BSSE)校正, Co(III)-卟啉衍生物与(S)-脯氨醇和(S)-2-丁氨之间的作用能分别为310.5和241.6 kJ/mol. 这种较强的分子识别作用起源于主体与客体之间的配位和氢键作用. 具有较大负比旋度的金属卟啉分子对具有较小的正比旋度的生物分子的分子识别作用, 极大地抵消了金属卟啉分子的负比旋度数值. 电子吸收光谱和电子圆二色谱表明, 最低能带起源于主体卟啉环-客体小分子的HOMO-LUMO电荷转移跃迁, 具有负或正的康登效应. 较高能带由配体内部的π→π*电子跃迁所致, 具有一个负的和一个正的康登效应. 最高能带由取代基到卟啉环的p→π*电子跃迁所致, 具有两个负的康登效应.     

基于有机小分子的三磷酸腺苷荧光传感器研究进展

三磷酸腺苷(ATP)是各种活细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物,在能量的储存,细胞呼吸作用和酶催化反应等生物活动过程中扮演着重要作用.因此,对于ATP在生物体内的研究至关重要.荧光检测技术具有操作方便、选择性好和灵敏度高等优点,设计合成高效的ATP荧光传感器是近年来生物化学和分析化学领域的研究热点.根据ATP荧光传感器的结构特点和识别原理,将ATP荧光传感器分为金属Zn(Ⅱ)作为键合位点型识别,其它金属离子作为键合位点型识别和静电或氢键作用型识别.基于有机小分子荧光传感器,综述了近年来国内外ATP荧光传感器在分子设计与应用方面的研究进展,并展望了其发展趋势.     

基于有机小分子的焦磷酸根荧光探针研究进展

焦磷酸根(PPi)作为一种重要的生物功能阴离子在生命科学、环境科学、药物领域和化学过程等方面起着非常重要的作用.鉴于荧光分析具有操作简便、灵敏度高等突出优点,设计合成高效的PPi荧光探针成为近年来超分子化学研究的热点之一.综述了近年来PPi荧光识别与传感的多种设计策略与原理,主要包括基于荧光增强或淬灭型识别,激基缔合物识别,荧光指示剂置换,静电或氢键作用识别等.DPA-金属离子络合物,尤其是DPA-Zn2+络合物,作为识别基团对PPi有着显著的亲和性和选择性识别能力.DPA-Zn2+络合物与多种荧光团或者荧光指示剂组合而形成的化学传感体系已经被广泛应用于PPi荧光识别与传感.     

基于咪唑的荧光传感器对磷酸二氢根离子的高选择性识别

设计并合成了基于咪唑基团的高选择性的荧光传感器, 分别利用荧光和紫外-可见光谱研究了其对阴离子的识别. 结果显示, 该类荧光传感器只在H₂PO₄^-离子存在下发生显著的荧光猝灭现象, 并且产生一个新的荧光发射峰, 因此可用于乙腈溶液中H₂PO₄^-的快速有效检测.     

有机小分子荧光探针对甲醛的识别及其应用

甲醛不仅用作工业化学品,也是调节人体生理活动的必要代谢产物。但是,人体从外环境过量的摄入甲醛或者内环境甲醛代谢的不平衡,会造成器官癌变和老年痴呆等重大疾病。有机小分子荧光探针以其高灵敏度、高选择性、可视化和原位检测等特点,使其在生物体内外甲醛检测和生物成像领域具有应用优势,同时也为实际产品中甲醛的痕量检测提供一种新方法。近五年来,甲醛荧光探针得到了快速的发展。本文主要从甲醛荧光探针的反应类型、生物体中甲醛的荧光成像以及在实际样品(商品)检测应用三个方面,介绍有机小分子荧光探针对甲醛的识别和应用。最后总结指出,不同类型的有机小分子荧光探针在不断开发、结构优化和光学性能提升及满足辅助生物医学方向长期性研究的同时,也能拓展应用范围,达到短期内对实际产品中甲醛快速(原位)检测的目的。     

C2对称性有机小分子催化的高对映选择性Aldol反应

以环己酮与4-硝基苯甲醛直接不对称Aldol缩合为模型反应,对一系列具有C2对称性的有机小分子催化剂进行了考察,其中(2S,5S)-吡咯烷-2,5-二羧酸的不对称催化效果最好.在10℃下,以DMSO为溶剂,30%摩尔分数催化剂用量,研究了多个取代芳香醛和环己酮的不对称催化Aldol反应,对映选择性为87%～99?.     

金属有机骨架薄膜用于小分子和离子的高效分离

综述了近几年金属有机骨架（MOF）薄膜在小分子和离子高效分离应用中的研究进展.MOF膜材料因具有结晶度良好、结构可设计、孔径可调和可功能化等特点,在分离领域展现出极大的潜在应用价值而受到广泛关注.鉴于近年来MOF膜材料在分离领域取得的巨大进展,对这一领域的前沿进展进行及时系统的总结,并对未来的发展趋势进行展望,具有重要的学术价值,也为科研工作者对MOF膜材料的研究提供了参考.本文首先总结了MOF膜的4种制备方法,包括LBL自组装法（液相外延和Langmuir-Blodgett沉积）、真空制备法（化学气相沉积和原子层沉积）、电化学沉积法和粉末沉积法;而后,详述了MOF膜在气体分离、液体分离及离子/质子传导等方面的应用;最后,总结了MOF膜材料领域当前存在的挑战及潜在解决途径,并对该领域的未来发展方向进行了展望.     

小分子识别DNA脱碱基位点的电化学研究:选择性机理

在活体细胞DNA中每106个碱基含有数十个到数百个AP位点.这些位点能被AP核酸酶识别并通过BER途径所修复.小分子除抑制DNA损伤响应机制而发挥癌症治疗作用外,如果特性药物能强结合到致癌基因的AP位点上,进而影响基因调控与表达,对正确理解药物小分子在基因水平的影响及抗癌药物开发将是一个非常有吸引力的研究方向.2-氨基-7-甲基-1,8-二氮杂萘(AMND)能选择性地与胞嘧啶结合而用于SNP的检测~([1]),本文研究了AMND在AP位点与上下碱基对的堆叠作用.     

通过棒状金属羧酸/羟基次级结构单元形成的锌金属有机骨架的低温余晖性质

通过一个含3个羧基基团的多功能配体2-羟基-1,3,5-苯基三羧酸（HO-H₃BTC）与锌盐构筑了一个三维多孔锌骨架结构配合物,{[Zn₄（O-BTC）₂（H₂O）₅]·2DMF·0.5H₂O}_n（1）。通过单晶X射线衍射、粉末X射线衍射、元素分析、红外光谱、热重分析以及固体紫外吸收光谱对该配合物进行了表征。配合物1是通过棒状金属锌-羧酸/羟基次级结构单元构筑的一个三维骨架结构,其在室温下显示强烈的蓝色荧光。此外,在低温条件下（10 K）配合物1显示余晖性质。     

识别磷酸二氢根离子荧光探针的研究进展

分子识别是指主体对客体选择性结合并产生特定功能的过程,是超分子化学研究的重要内容。它包括对中性分子、阳离子和阴离子的识别,其中阴离子识别相对前两者发展较为迟缓,亟待丰富和发展。阴离子识别作为分子识别的一个重要分支,近年来引起了国内外专家学者的广泛关注,聚焦点是合成具有高选择性识别各种阴离子的人工识别受体。磷酸二氢根离子广泛存在于各种生命体中,所以磷酸二氢根的识别在生物医药,环境保护,材料化学等领域的发展进程中起着至关重要的作用。本文总结了一些能与磷酸二氢根特异性结合的受体,这些阴离子识别受体由尿素或硫脲、酰胺、吡咯、咪唑、吡啶等识别单元和发色基团通过共价键连接,并且与H_2PO~-_4主要以氢键结合。