综述:鸟嘌呤衍生物在超分子化学中自组装的合成策略

【字体: 时间:2025年08月10日 来源:Asian Journal of Organic Chemistry 2.7

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  这篇综述系统阐述了鸟嘌呤(Guanine)衍生物作为功能化超分子组装平台的研究进展。通过化学修饰调控G-四联体(G4-quartet)、G-四链体(G-quadruplex)等拓扑结构,实现了对环境因素(pH/离子强度/光热)响应的动态组装,为超分子化学和化学生物学领域提供了新型分子工具。

  

在超分子化学的分子工具箱中,鸟嘌呤(Guanine)及其衍生物展现出独特的结构可编程性。这类分子通过氢键网络可形成经典的G4-quartet平面结构,进一步堆叠则构成管状的G-quadruplex,而不同连接方式还能产生带状组装体。这种与生俱来的多层级组装能力,使其成为构建智能材料的理想模块。

化学修饰拓展组装维度

通过在鸟嘌呤碱基的N7、C8位点引入烷基链或芳香基团,研究人员成功实现了三大突破:增强有机相溶解性、调控组装动力学、赋予环境响应特性。特别值得注意的是硫代修饰的衍生物,其形成的金属配位四链体对Ag+/Hg2+表现出特异性响应,这为重金属检测提供了新思路。

动态调控的分子开关

光响应型偶氮苯修饰的衍生物在紫外光照下发生顺反异构,可逆地解离G-quadruplex结构。温度敏感型衍生物则在37-45℃区间呈现阶梯式组装行为,这种特性已被用于设计热触发药物递送系统。pH响应体系则通过羧基/氨基质子化平衡来精确控制组装形态。

跨学科应用前景

在化学生物学领域,稳定化的G-quadruplex结构可作为端粒酶抑制剂;在材料科学中,π-π堆叠的带状结构表现出优异的导电特性;而动态组装体系则为构建分子机器提供了新范式。最新研究甚至实现了DNA-有机杂化体系的精准构筑。

这些进展充分表明,通过理性设计和多学科交叉,鸟嘌呤衍生物正在从传统的核酸组分蜕变为功能可编程的超分子砌块,其应用边界仍在不断拓展。未来的研究重点将集中在仿生通道构建、多刺激响应系统开发等方向。

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