基于冠醚类衍生物的超分子自组装人工离子通道的合成及其性质研究

【摘要】：生物体中的离子通道是由细胞膜上的一类特殊的亲水性蛋白质构成的微孔道,是活体细胞进行新陈代谢活动、不断地与周围环境进行物质交换的重要途径。它的结构与功能的异常会引起上千种疾病,统称为离子通道病,这类疾病目前不能靠常规的仪器来检查,确诊上有一定的难度。因此,通过化学的手段合成人工离子通道来模拟生物体内细胞膜上的离子通道的结构与功能,对于深入研究这些疾病、发现特异性治疗药物均具有十分重要的理论和实际意义。本论文包括以下两部分： 1基于偶氮苯的新型光响应人工离子通道的设计合成 设计并合成苯并冠醚类小分子,并有目的地引入一些能发生互补氢键、π-π、或静电吸附等非共价键作用的位点,使其自组装成具有一定空腔直径的管状结构,通过调节内外亲疏水性质使其在人工磷脂双层膜上形成离子通道,并通过调节通道直径的大小与外围取代基的结构来优化出具有优异的离子选择性、高离子传输速率和电导率的人工离子通道；并通过在侧链上直接引入以偶氮苯为基础的光开关基团,通过开关分子在光照前后的结构、偶极变化,来控制离子通道的开启与闭合。 2基于棒状刚性结构的人工离子通道的设计合成 设计并合成冠醚单侧侧挂的苯撑乙炔类刚性棒状分子,根据其固有刚性线型结构以及适当的非共价键作用力使冠醚分子单侧排列形成孔道。然后通过控制苯撑乙炔的个数来控制其长度使其与磷脂双层膜的厚度相匹配,从而嵌入双分子层膜形成离子通道。不同冠醚结构的引入可以对不同离子进行选择性运输。