胆甾酸和三萜作为生物同源的天然产物,具有良好的生物活性和生物相容性,在药物研发领域得到了广泛应用。近年来,人们发现胆甾酸和三萜独特的立体结构、多手性中心和修饰位点等特性使其成为构筑分子离子识别和水凝胶体系的良好单元。通过对骨架的化学修饰,合成不同结构的功能分子,发挥其独特结构和良好生物相容性的优点,研究其在分子离子识别和水凝胶体系中的应用,对探究此类天然产物在生物体内的识别过程和载体功能具有极其重要的意义。本文通过在去氧胆酸骨架上引入不同的结合位点,设计合成了一系列去氧胆酸骨架多功能荧光探针,并研究其对不同离子和手性分子的识别能力,探究了其在级联识别体系、分子逻辑门和细胞成像中的应用;同时,我们将亲水基团修饰在疏水的甘草次酸骨架上,首次制备了基于三萜骨架的水凝胶,并将其应用于染料分子的选择性吸附和细胞培养中。研究结果如下:1.利用“点击化学”反应合成了去氧胆酸-香豆素缀合物,研究表明,该缀合物可以选择性地识别铜离子,且形成的复合物能够实现对磷酸二氢根的选择性识别和对氨基酸的定量检测。该荧光探针表现出的对铜离子和磷酸二氢根的级联识别,可用于构建IMPLICATION分子逻辑门。2.在去氧胆酸上引入类salen配体合成钳形分子,并研究其识别性质。结果表明,钳形分子可以在溶液和试纸中选择性地对锌离子表现出荧光增强的效果,其良好的生物相容性使得该识别体系能够应用于细胞成像。此外,钳形分子与锌离子的复合物也可以实现对磷酸二氢根的选择性识别,可用于级联识别体系和INHIBIT分子逻辑门的构建。3.将联二萘酚与去氧胆酸缀合得到环形分子,发现环形分子能够选择性地识别汞离子,而且可以通过荧光滴定的方法计算出该复合物与氨基酸不同对映体的结合常数差异。这不仅与去氧胆酸本身的手性结构有关,还与环形分子结构密不可分。4.在甘草次酸骨架上修饰不同的亲水基团,制备了基于三萜骨架的凝胶因子。甘草次酸钠盐能够在偶极-偶极作用驱动下形成水凝胶,并能对染料分子进行选择性吸附和可控释放;通过分子间氢键作用在DMSO-水混合溶剂中形成的甘草次酸单磷酸酯凝胶,则可以利用置换有机溶剂的方法形成水凝胶,并应用于细胞培养。