[發明專利]一種基于冠醚的輪烷分子機器及制備方法

有效

• 申請號: 202110573063.6
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113444079B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 杜光焰;陳賢慧;陶曉博;原靜靜;施俊滔
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C07D405/14
• 分類號: C07D405/14;C07D401/14;C09K11/06;C09K11/02;G01N21/64
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 李博

本發明涉及分子機器領域，為了克服現有分子機器結構設計不合理，分子內不同結構之間作用效果有限；檢測方法不直觀，不夠準確的不足，公開一種基于冠醚的輪烷分子機器及制備方法。根據酸性和堿性條件下冠醚結構在鏈分子上的位置的差異以及根據體系內酸堿性變化產生的冠醚結構的運動，從而導致萘酰亞胺熒光強度的變化，來對酸堿性進行檢測。另外，本發明的分子機器的三聯吡啶結構還可與金屬離子發生配位效應，而配位效應導致的內濾效應又可進一步對萘酰亞胺的熒光進行淬滅，根據不同金屬離子對熒光淬滅能力的不同，還可以對金屬離子進行識別檢測。

技術領域

本發明屬于分子機器技術領域，尤其涉及一種基于冠醚的輪烷分子機器及制備方法。

背景技術

根據生物體內的ATP酶內的蛋白質分子通過轉動合成ATP，肌肉纖維內肌動蛋白和肌球蛋白之間的相互移動實現肌肉收縮等現象的啟發，化學家們合成了各種人工分子機器。其中，基于輪烷或索烴的機械互鎖結構分子(MIMs)是最近20年來的研究熱點之一，其潛在的應用價值引起了科學家門的廣泛關注。輪烷是一種典型的機械互鎖結構，通過啞鈴型的軸和環狀分子組合而成。通過外界刺激(調控)，可以改變環狀組分在軸上穿梭的位置，并且由于封端基團的存在，環狀組分不會從軸上脫落，從而實現分子機器的可控運動。

但是由于分子機器合成復雜且步驟多，報道的分子機器并不多，結構新穎且具有應用前景的分子機器更是少之又少。目前，大多數研究還集中在單分子水平上，在納米尺度范圍內，研究機械互鎖結構分子內相應組分之間的位置關系及性能。在機械互鎖結構分子單元內引入多功能基團，展示更高級水平的性能，特別是在更大尺度上組裝超分子結構的研究仍然缺乏。利用“bottom-up”技術，將單個分子水平的分子機器進一步組裝成更大的聚集體，實現從微觀到介觀甚至宏觀尺度的跨度，并研究他們的刺激響應行為，為將來構筑更高級的功能組裝材料，在模擬細胞生命活動、藥物運輸、催化等領域具有潛在的應用價值。

中國專利公開號CN103539790A，公開了一種萘酰亞胺冠醚的輪烷分子機器及基于其的pH計，其結構式為

其不足之處在于：結構上，亞胺結構同時位于兩個芐位上，芐基的電子效應會將低季銨陽離子與冠醚結構的絡合作用；同時，亞胺結構兩邊的芐基會提供較大的空間位阻，進一步降低季銨陽離子與冠醚結構的絡合作用；應用上，在對酸堿性的檢測中，需要分子機器在金電極表面完成自組裝，分子機器的自組裝機制不明確；同時，檢測方法為計時電流法，通過化學能向電信號的轉變完成檢測，檢測方法不直觀；且在能量轉換過程中不可避免的產生能量的損失，降低了檢測的準確性。

發明內容

本發明是為了克服現有分子機器結構設計不合理，分子內不同結構之間作用效果有限；檢測方法不直觀，不夠準確的不足，提供一種分子內不同結構之間作用效果更顯著；依靠熒光變化即可完成pH檢測，且還可識別不同金屬離子的基于冠醚的輪烷分子機器；

本發明的另一目的在于提供一種基于冠醚的輪烷分子機器的制備方法；

為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

一種基于冠醚的輪烷分子機器，基于冠醚的輪烷分子機器在酸性條件下得到的結構式如式Ⅰ所示；堿性條件下得到的結構式如式Ⅱ所示：

其中，A為熒光基團；D為給體基團；R為N保護基；n為1～8的整數；m為4～12的整數；p為1～6的整數。