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折叠构象在生物大分子中普遍存在,它们往往通过官能团三维方向的精确排列形成良好的活性位点,实现其生物活性,识别、催化和信息存储等。近十几年来,化学家们致力于合成人工的折叠分子用于模拟生物体内的特殊功能。随着折叠体研究的快速发展,类似于蛋白质二级结构的折叠体分子发展成为一类非常有效的阴离子受体。由阴离子参与的化合物自组装及识别行为的研究不仅帮助我们深入理解生物分子对阴离子的识别和调控,而且对利用人工折叠体来解决与阴离子相关的疾病都具有重要意义。本论文中,我们设计了几种不同官能团修饰的苯基-1,2,3-三唑寡聚物,系统地研究了它们的折叠行为、与阴离子的络合能力以及络合机制。 1.构筑了一类苯乙炔基片段修饰的芳香三唑寡聚物,其末端连有可转换的官能团,有助于寡聚物的片段加倍合成。核磁实验证明,游离的寡聚物是无序构象,在阴离子诱导下形成紧密的折叠构象。紫外光谱滴定实验证明,寡聚物对不同构型阴离子都表现了较强的络合能力。延长分子链长能够一定程度上提高寡聚物对阴离子的络合能力,其中长链寡聚物对不同阴离子的络合常数均为106 M-1,但是其对阴离子的选择性降低。DFT理论计算证实,苯乙炔片段能够在一定程度上增大寡聚物的折叠空腔,寡聚物能够根据阴离子构型微弱地调整折叠构象,进而对不同阴离子都展现了较强的络合能力。等温量热滴定实验证实寡聚物与阴离子的络合是焓驱动的自发过程。此项研究有助于化学家设计新型的阴离子通道和萃取剂。 2.设计了几种基于间苯二酚结构的芳香三唑寡聚物,在酸碱调控下能够可逆改变寡聚物的折叠构象,对卤素离子表现了不同的络合能力。研究发现,在中性或者酸性条件下,五聚体通过分子内氢键作用预组织成紧密的折叠构象,其折叠空腔对卤素离子表现了强络合作用。在碱性条件下,寡聚物分子内氢键作用改变,折叠构象转变为开放的线状构象,对卤素离子的络合能力降低。核磁实验发现,当芳香三唑五聚体与氯离子浓度都是1 mM时,在DBU作用下改变寡聚物构象而释放的氯离子的比例高达70.3%。通过系统的研究提出了酸碱可控的人工离子泵模型,并且该人工离子泵能够选择性的实现对氯离子和溴离子的提取和释放,为设计新型人工离子泵提供了理论和实验基础。