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“自然界为什么是这样,而不是那样?”为了回答这样的问题,化学家一直在从分子层次、超分子层次、纳米层次等各个不同的层次进行探索。分子折叠体化学,是近年来发展起来的新研究领域,具有多学科交叉特性。分子折叠体是为实现对生命极为重要的核酸、多肽/蛋白质以及多糖等生物大分子的结构和功能的深入认识,而发展起来的可以在结构甚至功能上模拟天然大分子的人工合成的寡聚体分子体系,其特征是寡聚体分子可以通过一系列的弱相互作用在溶液态中形成有序和稳定的二级结构,甚至高级结构。在分子折叠体的研究过程中,不但可以对折叠体分子本身及其模拟对象的结构和性能有更深入的认识,而且通过发展新的折叠体分子体系丰富了可以实现某些新功能的新材料来源。
本文在分子设计的基础上,建立了可行的有机合成路线和方法,利用新的氢键功能单元,实现了新的分子折叠体系的构筑;并通过核磁共振谱和晶体结构等手段对新分子折叠体系的折叠结构进行了详细的研究;首次发现了分子折叠体的自拆分现象。本工作奠定了一类新分子折叠体系的研究基础,为该体系的进一步发展提供一些有意义的线索,因而,本工作具有重要的基础研究意义。
论文中论述的主要结果如下:
1.基于分子设计,结合一个新的氢键功能单元——酰亚胺和吡啶基团构筑了一类新型的吡啶-酰亚胺寡聚体,建立了可行的合成吡啶-酰亚胺寡聚体的路线和方法。在实验过程中,发现吡啶酰亚胺的成键反应和酯的水解等是成功合成吡啶-酰亚胺寡聚体的一些关键反应,通过摸索,我们找到了克服这些关键反应的途径和方法。这为进一步发展新型的芳香.酰亚胺寡聚体分子体系提供了有益的经验和基础。
2.发现吡啶-酰亚胺寡聚体具有稳定致密的螺旋构象。溶液态NMR研究和X射线晶体结构分析结果表明,在溶液态和固态下,吡啶-酰亚胺寡聚体均形成致密的螺旋结构。实验也表明吡啶-酰亚胺寡聚体的螺旋结构具有良好的稳定性。上述结果确认了我们的设想——酰亚胺可作为新型的氢键功能单元用于芳香寡聚体的构筑中,并引导整条分子链通过分子内氢键形成分子构象有序、结构稳定的螺旋结构。同时,这也为进一步研究吡啶-酰亚胺寡聚体的性质和潜在的应用奠定了相关的前期研究基础。
3.为了丰富吡啶-酰亚胺寡聚体分子体系,我们对其它分子结构做了一些有益的尝试,为本体系以后的进一步发展以及可能的功能化奠定了一些前期研究基础。