《超分子模糊識別的可能性與機制探索》是依託同濟大學，由萬德成擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：超分子模糊識別的可能性與機制探索
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：萬德成
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
超分子能否像人一樣進行模糊識別？當今超分子識別要求主體分子具有與客體分子完全互補的拓撲特徵或電子特徵，這就使得主體的合成變得艱難而繁瑣，也無法對大多數普通分子進行有效識別。本項目提出了模糊識別理論，其實質就是利用分子間的各種基元作用力的協同效應來實現高效識別。模糊識別可完全由各種非專一作用力驅動，客體在主體內是動態的。該機制適合對構象豐富多變、無電子特徵的普通分子進行識別，並允許由結構粗糙、價廉易得的超支化聚合物膠囊來充當主體。該主體內部大量隨機分布的官能團可以進行各種精細、方便的改性。這些隨機分布的改性點與空間不對稱的客體分子相互契合，可以放大主客體間的作用強度，從而實現高效識別。我們的初步研究表明即使是極性的靜電作用和非極性的范德華力也可以協同作用。模糊識別將使得超分子識別變得方便、高效和廣泛，而且能模擬酶的某些功能，有助於化工生產逐步向綠色的生物方式靠近。
結題摘要
本項目針對的核心問題是主客體間的非專一作用能否實現分子識別、分離與富集。高效分子識別一般由專一作用力推動，但主體的合成通常十分繁瑣，且該策略並不適用於除了具有拓撲特徵和電子特徵之外的多數普通分子。聚合物膠囊與客體間的互補作用通常為非專一作用，因此客體親合廣泛，而選擇性偏低。但扎德曾指出複雜系統都具有非線性性質。一般認為非線性表明具有別構效應或協同作用。我們認為多種不同的非專一作用力，其空間組合也有可能產生某種客體選擇性，特別是對結構複雜而具有一定柔性（無拓撲特徵）的主客體而言。由於超支化聚合物的官能團通常密集而豐富，且分布在整個分子結構中，作為膠囊的核可以提供了一個獨特的電子改性平台。我們的研究表明通過膠囊核的化學設計，（1）即使對電荷/半徑比小的有機離子, 也能成功實現廣泛的電荷選擇性分離；（2）對帶同種電荷的各種有機離子化合物, 包括某些結構非常相似的化合物，能有效識別與分離；（3）能調節主客體間作用強度，從而實現熱力學意義上的受控釋放。利用這些特點，我們成功分離了很多種一般方法難分離的混合物。我們合成的載體性主體，還能作為高效固相提取劑，同時清除水中的多種痕量親油和親水污染物。例如，首次使水中數種致癌的多環芳香烴含量降低到十億分之一的殘留水平; 而對毒性較低的離子性芳香化合物的殘留水平也能同時降低到十億分之一摩爾/升左右的殘留水平。固相提取劑還能高效回收陰離子性金屬催化劑，並成功實現多肽的高效電荷選擇性分離和回收。
