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“分子捕手”破解长烷基链化合物单晶结构解析难题

发布时间:2025-04-10来源:科技日报作者:江耘 查蒙10

10日,记者从浙江大学获悉,该校化学系黄飞鹤教授团队与国外科研团队合作提出“超分子对接”概念,创造性地利用“分子捕手”——基于超分子大环的金属有机框架,为系统性地解析含长烷基链目标分子的单晶结构提供了可靠的理论和实验基础。相关研究成果日前发表于国际学术期刊《自然》上。

超分子对接过程示意图 科研团队供图

含有长烷基链结构单元的分子在天然产物和药物中十分常见。这些分子由长长的碳链组成,通常非常柔性且难以结晶,常见的单晶X射线衍射分析方法对其并不适用。虽然传统的晶体海绵法可以将它们络合进入金属有机框架的孔道中,然后用单晶X射线衍射分析对其进行结构测定,但存在制备过程繁琐、对目标分子选择性差的情况,影响这一类分子的单晶解析精度。

2010年,黄飞鹤团队研究发现,柱芳烃对于含烷基链化合物具有强烈的“吸引力”,能够特异性识别含烷基链化合物,形成结构稳固的主客体络合物。在此研究基础上,该团队尝试多种策略后,将柱芳烃精准整合到金属有机框架材料中,发现长烷基链分子被柱芳烃络合后能够在金属有机框架内部实现三维有序排列,因此长烷基链分子的单晶结构可以被解析出来。

科研团队把这个能够特异性识别长烷基链分子的柱芳烃-金属有机框架结构命名为“分子捕手”,用它成功“捕获”了63种已知或未知的化合物,并通过单晶X射线衍射、核磁共振氢谱和质谱表征,成功确定了它们的结构。

“这个方法实验操作简单,测试所需时间短,适用底物范围广,在天然产物、药物和有机合成产物的结构确定方面都具有非常广阔的应用前景。”黄飞鹤说,团队成员将继续深入研究,推动技术进步和落地转化。该方法未来可能在药物、天然产物和有机合成产物的单晶结构分析中发挥重要作用。

(科技日报 2025年4月10日)