ゲストバックフォールディング:水中のピコモラアフィニティを持つ深赤色光宿主/ゲストペアを生成する分子設計戦略

科学分野:

• 超分子化学
• ホスト・ゲスト・ケミストリー
• 材料科学

背景:

• 水における高い親和性と選択性を持つ合成宿主/ゲストのパートナーを開発することは,超分子化学の主要な目標である.
• ほとんどの現在のホスト/ゲストシステムは,エンタルピー/エントロピーの補償障壁のために弱い親和性 (マイクロモラーまたはそれ以下) を表しています.
• 水性媒体で超高 afinities (K_a > 10⁹ M^-1) を達成することは依然として重要な課題である.

研究 の 目的:

• 水溶性テトララクタムサイクロファンを 設計されたスクワラインゲストで 糸状にすること.
• 超高親和性と水中の急速な結合を持つ超分子システムを開発する.
• 強化された結合のためのエンタルピー/エントロピーの補償を克服するための戦略として,ゲストのバックフォールドを探求する.

主な方法:

• ポリエチレングリコールチェーン付きの深赤色光四角形のゲストの合理的な設計.
• N-ベンジル群の付属体をガイドする計算モデル.
• 水と血清における親和 (K_a) と親和運動 (k_on) を含む宿主/ゲストの結合過程の調査.

主要な成果:

• 新しいサイクロファン/スクワライン複合体は,ピコモラー親和度 (K_a = 5.1 × 10¹⁰ M^-1) と急速なスレッド運動 (k_on = 7.9 × 10⁷ M^-1 s^-1) を水で合成した.
• 複合化プロセスは,ゲストのバックフォールディングによって促進される非常に有利なエンタルピック貢献によって駆動されます.
• システムは深赤色放射の比率的な変化を示し,血清溶液での優れた性能を維持しました.

結論:

• アロマティック・グループをバックフォールドすることは,水性および生物学的媒体で超高親和性の超分子複合体を達成するための効果的な戦略です.
• 開発されたサイクロファン/スクワラインペアは,光ベースのイメージングと診断のための汎用性のあるプラットフォームとして機能します.
• この研究は,エンタルピー/エントロピーの補償を克服するための新しいアプローチを提供し,高度な超分子システムの設計を可能にします.