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【超分子】调控内修饰空腔结合位点的距离，实现特定客体的精准识别

时间：2023-10-23 来源：浏览：

【超分子】调控内修饰空腔结合位点的距离，实现特定客体的精准识别

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精准分子识别是生物分子识别的普遍特性，这是由于生物受体通常具有独特的结构特点：a）生物受体的疏水口袋为底物结合提供了有利的疏水环境；b）指向空腔内部的极性或带电荷的键合位点可以通过氢键和其他相互作用有效地结合底物分子，从而实现对特定底物的精准识别。然而，具有高选择性水相分子识别的人工合成主体较为罕见，尤其实现区分具有细微结构差异的底物，更具挑战。利用不同刚性骨架的结构特征调控内修饰空腔结合位点的距离，从而使受体和底物的极性结合位点之间更为互补，有望实现水相精准分子识别。

近日， 南方科技大学蒋伟 教授团队联合 南华大学王力立/杨留攀 教授在前期酰胺萘管（ J. Am. Chem. Soc . 2018 , 140 , 13466）和酰胺蒽管（ Angew. Chem. Int. Ed . 2021 , 60 , 25981）的研究基础上，利用刚性桥联双萘和弯曲蒽二聚基元开发了一类新型杂化的内修饰主体。这类新主体内修饰结合位点的距离受到严格控制，能够精准高效的识别氢键尺寸匹配的有机分子。该工作的理论计算由加拿大 曼尼托巴大学 Georg Schreckenbach 教授团队完成。

内修饰空腔具有两个指向空腔内部的N-H基团作为氢键供体，因此作者挑选了一系列具有双氢键受体的中性客体来研究识别选择性。主客体1:1核磁和ITC滴定数据证明，新合成的受体可以在水中选择性的识别苯并二氢吡喃-4-酮而非其他结构类似的客体，并且对其他客体的选择性最高可达210倍，这几乎与生物受体的识别选择性相当。

X-射线衍射晶体学数据为阐明主客体之间非共价相互作用的差异提供直接证据：酰胺杂管可以与不同客体形成不同强度的氢键，这是受体对客体选择性识别的一个重要原因。

此外，作者还通过比较酰胺萘管、酰胺蒽管以及酰胺杂管的空腔性质和分子识别能力，进一步讨论了水相识别的内在机制。总之，该工作为如何设计合成可定制化受体并用于水相特异性识别提供了一个简便的思路：即通过改变刚性骨架可以控制空腔内部识别位点之间的距离，最终实现对特定客体的精准识别。

这一成果近期发表在 Angew. Chem. Int. Ed. 上。南方科技大学蒋伟教授指导了课题的设计和实施。文章的第一作者是南方科技大学的博士研究生 王彦方 （南华大学联合培养）、 王宋蒙 和曼尼托巴大学的 章晓斌 博士，通讯作者为南华大学药学院的 王力立 教授、 杨留攀 教授和曼尼托巴大学的 Georg Schreckenbach 教授。

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