New Anion Binders Based on Aromatic Linear and Cyclic Aromatic Oligoamides

基于芳香族线性和环状芳香族低酰胺的新型阴离子粘合剂

基本信息

  • 批准号:
    2304878
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 55万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-12-15 至 2026-11-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

With the support of the Macromolecular, Supramolecular and Nanochemistry Program in the Division of Chemistry, Professor Bing Gong of the State University of New York at Buffalo will be studying designer molecules with cyclic scaffolds known as macrocycles and how they interact with anions. This research aims to further understanding of how macrocycle design can be finely tuned to build in anion specificity and to establish new ways to bind particular anions, especially for those that are important for energy and the environment. The team will also be looking at how these macrocycles can move anions through different barriers such as cell membranes or non-polar organic solutions, which could be useful in many different fields. This project will integrate molecular design with experimental studies and provide research training opportunities for undergraduate and graduate students, including students from underrepresented groups. The research results will be publicized broadly in the scientific community and incorporated into undergraduate and graduate teaching.The macrocycles being targeted herein have a constrained aromatic oligoamide backbone that enforces the convergent placement of multiple amide NH and phenyl CH groups. These NH and CH groups define an electropositive binding cavity that is highly pre-organized for binding anions. Because of their hydrogen-bonding capabilities and differences in preference for anions, the macrocycles are expected to exhibit versatile binding capabilities for anions with varying properties. The macrocycles will assist in transporting anions across cell membranes or bulk non-polar organic solvents. The efficiency and selectivity of anion transport will be assessed using established fluorescence assays including those based on vesicles (liposomes) or those using U-shaped tubes. This research team will (1) optimize and scale up the synthesis of the anion-binding macrocycles, (2) conduct systematic anion binding studies to quantify the binding affinities of the macrocycles with different anions in various solvents, and (3) examine anion transport across lipid bilayers or non-polar organic solvents to determine the efficiencies and selectivity of transporting homologous series anions, such as halides and oxoanions.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
在化学系高分子、超分子和纳米化学项目的支持下,纽约州立大学布法罗分校的龚兵教授将研究具有被称为大环的环状支架的设计分子以及它们如何与阴离子相互作用。这项研究旨在进一步了解如何微调大环设计以建立阴离子特异性,并建立结合特定阴离子的新方法,特别是对于那些对能源和环境很重要的阴离子。该团队还将研究这些大环化合物如何使阴离子穿过不同的屏障,例如细胞膜或非极性有机溶液,这可能在许多不同的领域有用。该项目将分子设计与实验研究相结合,为本科生和研究生(包括来自弱势群体的学生)提供研究培训机会。研究结果将在科学界广泛公布,并纳入本科生和研究生教学中。本文针对的大环化合物具有受约束的芳香族低聚酰胺主链,可强制多个酰胺 NH 和苯基 CH 基团的聚合位置。这些 NH 和 CH 基团定义了一个带正电的结合腔,该结合腔是为结合阴离子而高度预组织的。由于它们的氢键结合能力和对阴离子的偏好不同,大环化合物预计对具有不同性质的阴离子表现出多种结合能力。大环化合物将有助于阴离子穿过细胞膜或大量非极性有机溶剂。阴离子转运的效率和选择性将使用已建立的荧光测定法进行评估,包括基于囊泡(脂质体)或使用 U 形管的荧光测定法。该研究小组将(1)优化和扩大阴离子结合大环化合物的合成,(2)进行系统的阴离子结合研究,以量化大环化合物与不同溶剂中不同阴离子的结合亲和力,以及(3)检查阴离子运输穿过脂质双层或非极性有机溶剂,以确定传输同源系列阴离子(例如卤化物和含氧阴离子)的效率和选择性。该奖项反映了 NSF 的法定使命通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,并被认为值得支持。

项目成果

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