[發明專利]一種包含二氮雜18-冠醚-6-硝酸鹽晶體的復合物及離子選擇性人工鈉通道

在審

• 申請號: 202110785556.6
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113429364A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 劉楠楠;劉家豪;唐星星
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: C07D273/08
• 分類號: C07D273/08
• 代理公司: 溫州名創知識產權代理有限公司 33258
• 代理人: 朱海曉

本發明屬于人工離子通道技術領域，具體涉及一種包含二氮雜18?冠醚?6?硝酸鹽晶體的復合物及離子選擇性人工鈉通道。本發明利用堿式硝酸鋅作為基質來支撐起二氮雜18?冠醚?6?硝酸鹽晶體(一種含有柔性結構二氮雜18?冠醚?6的晶體)。硝酸根的存在使二氮雜18?冠醚?6改變自生的柔性，成為一種類似于剛性結構的晶體，以至讓剛性二氮雜18?冠醚?6?硝酸鹽晶體只允許通過比其自身的冠醚腔小的堿金屬離子，這種結構的剛性成分??二氮雜18?冠醚?6?硝酸鹽晶體，可以有效篩分出Na⁺,從而區分鄰族的Na⁺和K⁺。

技術領域

本發明屬于人工離子通道技術領域，具體涉及一種包含二氮雜18-冠醚-6-硝酸鹽晶體的復合物及離子選擇性人工鈉通道。

背景技術

生物離子通道以其智能的離子傳輸特性和獨特的離子選擇性，在許多重要的生物過程中起著至關重要的作用。例如，鈉通道的Na⁺/K⁺選擇性為～10^-1-10¹，Na⁺/Ca²⁺選擇性為～7，用于維持止血平衡和轉導神經信號。近幾十年來，人們對人造離子通道的研究，產生了極大的興趣。這些人工離子通道已經在許多重要的應用中顯示出了希望，如分子分離，適合用途的水處理，生物傳感器，離子電路和能量轉換。然而，盡管這些人工通道能夠以各種方式控制離子流動，例如對外部刺激做出響應，但它們通常缺乏區分不同陽離子的能力。這是因為在細胞環境中存在的簡單陽離子(如Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺)有亞納米大小，它們的大小差異從0.1nm(裸K⁺比裸Na⁺)到0.2nm(水合K⁺比水合Mg²⁺)不等。這兩個因素對人工離子通道的結構工程構成了極大的挑戰：孔徑必須足夠小，以便對離子進行識別，并且必須足夠精確，以容納目標離子。此外，離子在納米孔/通道中的輸運速率一般遵循K⁺Na⁺的順序。相反的Na⁺K⁺很少被發現，這給制造人工鈉離子通道帶來了另一個挑戰。

1，10-二氮雜-18-冠醚-6(DA18C6)的冠醚腔部分的直徑為大于Na⁺略小于K⁺理論上這是可以有效的區分Na⁺和K⁺，但由于自由離子形式的冠醚環在構象上是靈活的，可以容納比空腔更大的離子。這可能會影響它的離子選擇性。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術存在的缺點和不足，從而提供一種包含二氮雜18-冠醚-6-硝酸鹽晶體的復合物及離子選擇性人工鈉通道。

本發明所采取的技術方案如下：一種二氮雜18-冠醚-6-硝酸鹽晶體，其為硝酸鋅與1，10-二氮雜-18-冠醚-6在溶劑中回流反應后結晶形成的。

將六水合硝酸鋅、1，10-二氮雜-18-冠醚-6溶于溶劑中，回流處理3-4天，密封，冷卻靜置，使晶體生長，得到二氮雜18-冠醚-6-硝酸鹽晶體。

一種采用如上所述的二氮雜18-冠醚-6-硝酸鹽晶體的離子選擇性人工鈉通道，其包括玻璃納米孔道，所述玻璃納米孔道中裝載有含二氮雜18-冠醚-6-硝酸鹽晶體和堿式硝酸鋅的復合材料。

其制備過程包括以下步驟：將二氮雜18-冠醚-6-硝酸鹽晶體在溶劑中超聲混勻后注入玻璃納米通道，豎直靜置，然后將玻璃針尖端浸泡入硝酸鋅溶液中，使復合材料在玻璃納米孔道的端點原位生長緊密。

所述含有二氮雜18-冠醚-6-硝酸鹽晶體和堿式硝酸鋅的復合物的形成是由1，10-二氮雜-18-冠醚-6在5mL甲醇和5mL二氯甲烷中超聲混勻，然后將采用甲醇作為溶劑的硝酸鋅溶液加入混合后室溫下反應得到。