專利名稱：：納米膜和薄膜組合物的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明不同地涉及偶聯取向兩親性大環(huán)模塊的薄層組合物，具有特殊滲透性能的納米膜，和用于過濾與分離的納米膜。該薄層納米膜可以應用于各種的選擇性滲透過程。本發(fā)明的背景納米技術包括在原子和分子水平上工程設計新型結構的能力。納米技術的一個領域是開發(fā)可以組裝具有預定性能的分層分子的化學結構單元。制備化學結構單元或納米結構的一種方法是通過設計和合成具有充分定制的性能的起始原料而從原子和分子水平開始。在原子水平的精確控制是形成合理定制的合成-結構-性能相互關系的基礎，它可以提供具有獨特結構和可預測的性能的材料。對納米技術的追求受到自然界的啟示。例如，生物組織是以結構水平的級別為基礎；原子形成生物分子，該生物分子排列到細胞器官、細胞和最終到生物體中。這些結構單元能力是空前的普通材料和方法，如生產反應物的統(tǒng)計混合物或限制(confinement)以增強某些反應途徑的聚合反應。例如，從天然蛋白質中發(fā)現的二十種普通的氨基酸，制造出多于105種的穩(wěn)定和獨特的蛋白質?？蓮募{米技術中受益的一個領域是使用膜的過濾?？梢赃x擇性地制備在各種分離方法中使用的普通膜，使之可透過各種分子物質。普通膜的滲透性能一般取決于物質通過膜結構的輸送途徑。雖然在普通選擇性透過材料中的擴散途徑可以做成彎曲的，以便控制滲透，但孔隙度不能通過普通方法很好地限定或控制。制造膜的規(guī)則或獨特孔隙結構的能力是長期存在的分離技術的目標。物質流經薄膜的阻力可以通過流路長度來控制。通過使用非常薄的膜作為薄膜可以大大降低阻力，但薄膜材料的機械強度會降低。普通薄膜可以具有至少100-200納米，常常多達毫米厚度的阻隔層厚度。一般來說，膜阻隔材料的薄膜可以沉積在較大厚度的多孔基材上，以恢復材料強度。薄膜分離法用于從流體中分離組分，其中尺寸小于一定“截止”尺寸的原子或分子組分可以與較大尺寸的組分分離。通常，小于截止尺寸的物質會通過膜。截止尺寸可以是近似經驗數值，它反映了小于截止尺寸的組分的輸送速率只是快于較大組分的輸送速率的現象。在普通的壓力驅動膜分離方法中，影響組分分離的主要因素是尺寸、電荷和組分在膜結構中的擴散率。在滲析中，分離的驅動力是濃度梯度，而在電滲析中，將電動勢施加于離子選擇膜。在所有這些方法中，所需要的是對于待分離流體的組分的選擇性滲透膜阻隔材料。本發(fā)明概述在一個方面，本發(fā)明涉及包括偶聯取向兩親性大環(huán)模塊的納米膜。納米膜的模塊可以通過模塊的反應活性官能團偶聯，或可以通過連接劑分子偶聯。該偶聯可以通過化學、熱、光化學、電化學或輻照方法來引發(fā)。在一些變型中，納米膜的厚度低于約30納米，有時低于約4納米，和有時低于約1納米。納米膜可具有過濾功能，它用于描述穿過納米膜的物質。納米膜僅僅對于在特定流體中的特定物質以及比所述特定物質小的物質有滲透性。納米膜可具有分子量截止值。特定的納米膜可以對于在某些溶劑中的某些物質具有高滲透性。納米膜可以對于在某些溶劑中的某些物質具有低滲透性。納米膜可以對于某些物質具有高滲透性和對于在某些溶劑中的其它物質具有低滲透性。納米膜阻隔體可以由納米膜的層組成?？梢栽谌魏蝺蓚€納米膜層之間使用間隔層。間隔層可以包括聚合物、凝膠和其它物質的層。納米膜可以沉積在基材上，該基材可以是多孔或無孔的。納米膜可具有表面附著基團，并通過表面附著基團以共價鍵鍵接于基材，或通過離子相互作用鍵接于基材上。在另一個變型中，本發(fā)明涉及過濾的方法，包括使用納米膜從流體或溶液中分離組分或物質。在一些情況下，納米膜由通過使用朗繆爾表面膜秤(Langmuirtrough)沉積在基材上的取向大環(huán)模塊組成。在其它變型中，納米膜可以由偶聯取向兩親性分子和取向兩親性大環(huán)模塊組成。在一個變型中，納米膜由通過親水基團偶聯的取向兩親性分子組成。附圖的簡述圖1說明了六聚物1dh的納米膜的制備流程的例子。圖2說明了兩親性烷基硫醇分子的納米膜的制備流程的例子。圖3說明了兩親性2-氨基(鏈烷)酸甲基酯分子的納米膜的制備流程的例子。圖4說明了兩親性烷基胺分子的納米膜的制備流程的例子。圖5說明了納米膜對基材的附著的流程的例子，顯示了表面附著基團的例子。圖6A和6B說明了六聚物1dh的納米膜的制備的橢圓光度法圖像(ellipsometricimages)的例子。圖7說明了六聚物1dh的納米膜的等壓蠕變的例子。圖8A和8B說明了六聚物1dh的納米膜的制備的FTIR光譜的例子。圖9說明了六聚物1dh的納米膜的制備的橢圓光度法圖像的例子。圖10A、10B和10C說明了附著于基材上的十七烷酸甲基酯的納米膜的制備的橢圓光度法圖像的例子。圖11A和11B說明了附著于基材上的N-十八烷基丙烯酰胺的納米膜的制備的橢圓光度法圖像的例子。圖12說明了六聚物1dh的納米膜的結構的表達。圖13說明了八聚物5jh-天門冬氨酸(aspartic)的納米膜的結構的表達。圖14說明了從六聚物1jh-AC制備的納米膜的朗繆爾表面膜秤面積對時間的曲線。圖15說明了從六聚物1jh-AC制備的納米膜的橢圓光度法圖像的例子。圖16說明了六聚物1jh-AC的納米膜的制備的FTIR光譜的例子。圖17A和17B顯示了六聚物大環(huán)模塊的實例的結構的例子的表達。圖2A顯示了六聚物大環(huán)模塊的實例的朗繆爾等溫線的例子。圖2B顯示了六聚物大環(huán)模型的實施方案的等壓蠕變的實例。圖3A顯示了六聚物大環(huán)模塊的實例的朗繆爾等溫線的例子。圖3B顯示了六聚物大環(huán)模型的實例的等壓蠕變的實例。本發(fā)明的詳細說明大環(huán)模塊和納米膜組合物在一個方面，本發(fā)明涉及在具有原子或分子尺寸的孔隙的多孔結構和材料的制備中的納米技術。這些材料可具有獨特的結構，它每隔一定間隔重復而提供了具有基本上均勻尺寸的孔隙的晶格。該獨特的結構可具有各種的形狀和尺寸，因此提供了各種形狀和尺寸的孔隙。因為該獨特的結構可以在分子厚度的單層中形成，由該獨特結構所限定的孔隙可包括分子大小的空腔、開口或空腔狀結構。一般說來，由這些獨特結構確定的原子到分子大小的孔隙可用于選擇性滲透或分子篩分功能。納米技術的一些方面已給出在NanostructuredMaterials，J.Ying，ed.，AcademicPress，SanDiego，2001中。本發(fā)明進一步包括分子的合理設計，該分子可以組裝成構造單元以便進一步組裝成更大的物質?？梢允褂脴藴驶肿觼唵卧蚰K，從它們可以組裝具有預定性能的多層次的分子。偶聯反應可以用于在直接的合成中組合或附接模塊。納米技術包括分子構造單元的組裝以形成具有嵌入(built-in)方向性的中等尺寸多層次分子。理想地，納米組裝是從一組合成子開始，它們經過組裝而形成模塊。合成子是初級起始原料的各個分子。該模塊可以具有一組“分支”，該分支被指定與其它模塊互聯。模塊是合成子以共價鍵方式的組合。模塊可以用作較大分子物質的構造單元，其中包括獨特地結構化的物質和組合物。各種各樣的現實應用，如薄膜或多孔材料，可以從納米-化學工具、組合物和工藝過程派生。分子模塊可以從環(huán)狀有機合成子制備。合成子可以偶合或鍵接在一起而形成模塊。例如，大環(huán)模塊可以用環(huán)狀有機合成子R，R-1，2-反式二氨基環(huán)己烷和4-取代的2，6-二甲酰基苯酚制備。這些合成子可以偶聯而形成具有下列排列的六聚大環(huán)模塊其中各R基團可以是不同的。這些六聚的模塊和其它類似物可以用作構造單元，以提供具有某些受控和可預測的性能的結構。從環(huán)狀有機合成子制備的大環(huán)模塊和兩親性大環(huán)模塊已描述于US專利申請No.10/071,377和10/226,400中，和在2003年2月7日申請的標題為“大環(huán)模塊組合物”的PCT申請中，它們被引入這里供參考。下面進一步描述合成子、大環(huán)模塊和兩親性大環(huán)模塊和它們的合成方法的例子。用作構造單元的模塊的實例示于表1中。表1大環(huán)模塊的例子通過在模塊上提供賦予模塊以兩親性特性的官能團，該大環(huán)模塊可以在表面上取向。例如，當模塊沉積在親水性表面上時，附接于模塊上的疏水性取代基團或疏水尾會引起模塊在表面上重新取向，這樣疏水性取代基取向遠離該表面，使得模塊的親水性更強的小平面向著該表面取向。疏水基的例子包括低級烷基，具有7、8、9、10、11、12或更多個碳原子的烷基，其中包括具有14-30個或30個或30個以上碳原子的烷基，取代的烷基，芳基，取代的芳基，飽和或不飽和環(huán)烴，雜芳基，雜芳基烷基，雜環(huán)，和相應取代的基團。疏水性基團可能含有一些親水基或取代基，只要基團的疏水性特性沒有被超越即可。在另一種變型中，疏水性基團可以包括取代的硅原子，和可以包括氟原子。在另一種情況下，親水基可以包括在模塊中，引起模塊在表面上取向。親水基的例子包括羥基，甲氧基，苯酚，羧酸類和它的鹽，甲基，乙基，和羧酸的乙烯基酯，酰胺，氨基，氰基，銨鹽，锍鹽，膦鹽，聚乙二醇，環(huán)氧基，丙烯酸酯，磺酰胺，硝基，-OP(O)(OCH2CH2N+RR’R″)O-，胍鎓，胺化物，丙烯酰胺，吡啶鎓，哌啶，和它們的組合物，其中R、R’和R″各自獨立地選自H或烷基。在表面上分子的構象取決于其中分子停留在表面上的相或層的負載，密度或狀態(tài)。用于使模塊取向的表面包括界面，如氣體-液體，空氣-水，不溶混性液體-液體，液體-固體，或氣體-固體界面。取向層的厚度可以基本上是單分子層厚度。納米膜是薄膜并可以從大環(huán)模塊制備。納米膜也可以從大環(huán)模塊與其它的非模塊分子一起制備。在一些情況下，納米膜可以從非模塊分子制備。形成納米膜的模塊可以沉積在表面上。在一些情況下，納米膜是從偶聯的模塊制備的。納米膜組合物可以通過讓兩親性大環(huán)模塊在表面上取向來制備。排列在納米膜層中的表面取向的大環(huán)模塊可以提供獨特的組合物。從表面取向的大環(huán)模塊制備的納米膜的組合物可以是固體，凝膠，或液體。納米膜的模塊可以處于膨脹狀態(tài)，液體狀態(tài)，或液體膨脹狀態(tài)。納米膜的模塊的狀態(tài)可以是凝聚的，扁癟的，或可以是固相或密堆積的狀態(tài)。納米膜的模塊可以通過弱吸引力相互發(fā)生作用。從表面取向的大環(huán)模塊制備的納米膜的模塊不必由任何強相互作用或偶聯來連接?；蛘?，納米膜的模塊可以通過例如共價鍵或離子相互作用來連接。本文中對于分子結構部分或分子物質、分子和模塊所使用的術語“偶聯”是指，它們與其它分子結構部分或分子物質、分子或模塊的附接或締合，不論該附接或締合是特定的或非特定的、可逆的或不可逆的，是化學反應的結果，或是直接或間接的物理相互作用、弱相互作用、或疏水性/親水相互作用的結果，或作為磁、靜電或電磁相互作用的結果。偶聯可以是特定的或非特定的，和由偶聯反應形成的鍵常常是共價鍵，或極性共價鍵，或混合離子-共價鍵，和有時是氫鍵，范德華力，倫敦力，離子或靜電力或相互作用，偶極子-偶極子或分散力，或其它類型的結合。在表面上取向的模塊可以偶聯形成薄層組合物或納米膜。表面取向的模塊可以在二維陣列中偶聯而形成基本上單分子層納米膜。該二維陣列一般是貫穿該薄層組合物的一個分子厚度，并由于物理和化學力而局部地變化。通過在偶聯過程之前或過程中讓模塊在表面上取向，模塊進行偶聯而形成基本上二維的薄膜。大環(huán)模塊可以在制備后具有反應活性官能團，該基團允許模塊的偶聯。通過模塊偶聯所形成的產物的性質在一個方面取決于反應活性官能團相對于模塊結構的相對取向，和在另一個方面取決于互補的官能團在不同模塊上的排列，這些不同模塊可以彼此形成共價鍵、非共價鍵或其它結合附接。在一種變型中，模塊包括反應活性官能團，后者直接偶聯到其它模塊的互補反應活性官能團上而在模塊之間形成連接基(linkages)。該反應活性官能團可以在偶聯之前或之后為模塊的兩親性特性作貢獻，或以共價鍵方式或非共價鍵方式附接于模塊。該反應活性官能團可以在模塊于表面上取向之前、過程中或之后被附接于模塊。模塊的反應活性官能團和在偶聯模塊中形成的連接基的例子包括在表2中所示的那些。各模塊可具有1-30個或更多個反應活性官能團，該官能團常常偶聯到另一個模塊上。在從大環(huán)模塊和其它組分制造納米膜時，在大環(huán)模塊之間形成一個或多個偶聯連接基，和在大環(huán)模塊和其它組分之間發(fā)生偶聯。在大環(huán)模塊之間形成的連接基可以是各個大環(huán)模塊的一個官能團的偶聯產物。例如，第一大環(huán)模塊的羥基可以與第二大環(huán)模塊的酸基團或酰鹵基團偶聯而在兩個大環(huán)模塊之間形成酯連接基。另一個實例是亞胺連接基，-CH＝N-，由在一個大環(huán)模塊上的醛-CH＝O與在另一個大環(huán)模塊上的胺-NH2的反應獲得。在大環(huán)模塊之間的連接基的例子示于表2中。表2模塊的反應活性官能團的例子在表2中，R和R’表示氫或烷基，和X是鹵素或其它良好的離去基團。這些官能團可以由間隔基團與模塊分開。間隔基團的例子是亞烷基，芳基，?；?，烷氧基，飽和或不飽和環(huán)烴，雜芳基，雜芳基烷基，或雜環(huán)基團，和相應取代的基團。間隔基團的其它例子是聚合物，共聚物，或低聚物鏈，例如，聚氧化乙烯，聚氧化丙烯，多糖，聚賴氨酸，多肽，聚(氨基酸)，聚乙烯吡咯烷酮，聚酯，聚丙烯酸酯，聚胺，聚亞胺，聚苯乙烯，聚(乙酸乙烯酯)，聚四氟乙烯，聚異戊二烯，氯丁二烯聚合物，聚碳酸酯，聚氯乙烯，聚偏二氟乙烯，聚乙烯醇，聚氨酯，聚酰胺，聚酰亞胺，聚砜，聚醚砜，聚磺酰胺，聚亞砜，和它們的共聚物。聚合物鏈間隔結構的例子包括線性、支化、梳形和樹枝狀的聚合物，無規(guī)和嵌段共聚物，均聚物和雜聚物，柔性和剛性鏈。該間隔基可以是不干擾連接基的形成的任何基團。間隔基團可以比反應活性官能團(間隔基團附接于它上面)更長或更短。表面取向的模塊彼此之間的偶聯可以通過模塊的反應活性官能團偶聯到連接劑分子上來實現。所牽涉的反應活性官能團可以是在表2中舉例的那些。模塊可以通過連接劑分子偶聯到至少一個其它模塊上。連接劑分子是用于偶聯至少兩個模塊的離散的分子物質。各個模塊可具有1-30個或更多個可偶聯于連接劑分子上的反應活性官能團。連接劑分子可具有1-20個或更多個可以偶聯于模塊上的反應活性官能團。在一種情況下，連接劑分子具有至少兩個反應活性官能團，它們中的每一個可以偶聯到模塊上。在這些變型中，連接劑分子可以包括用于偶聯模塊的各種反應活性官能團。模塊和連接劑分子的反應活性官能團的例子在表3中列出。表3模塊和連接劑分子的反應活性官能團的例子在表3中，n＝1-6，m＝1-10，R＝CH3或H，R’＝-(CH2)n-或苯基，R″＝-(CH2)-，聚乙二醇(PEG)，或聚丙二醇(PPG)，和X是Br，Cl，I，或其它良好的離去基團，該離去基團是僅僅由碳、氧、氮、鹵素、硅、磷、硫和氫原子組成并具有1-20個碳原子的有機基團。模塊可具有在表3中列舉的各種反應活性官能團的組合。引發(fā)模塊偶聯于連接劑分子的方法包括化學法，熱法，光化學法，電化學法和輻照法。在一種變型中，如在圖1中所說明，模塊六聚物1dh通過丙二酰胺酸二乙基酯連接劑偶聯于第二模塊上。包括互聯的模塊的納米膜可以通過將模塊聚集體的一個或多個構件(members)偶聯在一起，也許與其它的龐大或柔性組分偶聯，來制備，形成薄層納米膜材料或組合物。模塊的偶聯可以是完全的或不完全的，只要各種的結構變型用作納米膜型薄膜。該納米膜可具有獨特的分子結構。從取向和偶聯的模塊制備的納米膜的組成結構可包括獨特的分子結構連同其它組分結構。納米膜的結構可以是在與模塊尺寸相比顯得較長的距離中具有偶聯模塊的精確有序化的基本上結晶的結構。納米膜也可以在制備之后具有玻璃的結構。其它的納米膜具有模塊的較少長程有序并且在分子形式上是無定形的。在一些變型中，該納米膜是偶聯模塊的彈性組合物。在其它情況下，該納米膜是脆性薄膜。可以發(fā)現特定的納米膜具有一些區(qū)域，該區(qū)域具有一種以上的這些結構變型。從表面取向的分子物質或模塊制備的納米膜的厚度是特別小的，常常低于約30納米，有時低于約20納米，和有時低于約15，14，13，12，11，10，9，8，7，6，5，4，3，2，或1納米。納米膜的厚度部分地取決于在模塊上的賦予模塊以兩親性特性的基團的結構和性質。該厚度可以取決于溫度，和在表面上或位于納米膜內的溶劑的存在。如果在模塊上的賦予模塊以兩親性特性的基團在模塊已經偶聯之后或在納米膜制備的過程中或之后的其它時刻被除去或改性，則厚度可以改進。納米膜的厚度也可以取決于在模塊上表面附接基團的結構和性質。如果在模塊已經偶聯之后或在納米膜制備的過程中或之后的其它時刻，在模塊上的表面附接基團被除去或改性，則厚度可以改進。從表面取向的分子物質或模塊制備的納米膜的厚度可以低于約300，200，250，200，150，100，90，80，70，60，50，40，30，20，10，或5埃。在一些情況下，該納米膜可以衍生化以提供生物相容性或減少由于生物分子的附接或吸收所引起的納米膜的沾污。該納米膜組合物可以包括其中模塊互聯的獨特結構化區(qū)域。模塊的偶聯提供其中形成獨特結構的納米膜。納米膜結構確定了一些孔隙，原子、分子或僅僅達到特定尺寸的顆粒和組合物可以通過該孔隙。納米膜結構的一個變型包括能面對流體介質(液體或氣體)的納米膜的面積，并提供孔隙或開口，原子、離子、小分子、生物分子或其它物質能通過該孔隙或開口。由納米膜結構確定的孔隙的尺寸可以由量子力學計算和評價，和由物理試驗來說明。由納米膜結構確定的孔隙的尺寸是由納米膜的實際原子和化學結構特征描述。在納米膜結構中形成的孔隙的大致直徑是約1-150埃或更多。在一些實施方案中，孔隙的尺寸是大約1-10埃，約3-15埃，約10-15埃，約15-20埃，約20-30埃，約30-40埃，約40-50埃，約50-75埃，約75-100埃，約100-125埃，約125-150埃，約150-300埃，約300-600埃，約600-1000埃。在納米膜結構中形成的孔隙的大致尺寸可用于理解納米膜的孔隙度。另一方面，普通薄膜的孔隙度通常由經驗數據如分子量截止值來定量，它反映了復雜的擴散和其它輸送特性。在一種變型中，納米膜結構可以是偶聯模塊的陣列，提供了具有基本上均勻尺寸的孔隙的陣列。均勻尺寸的孔隙可以由單個模塊本身確定。各個模塊確定了具體尺寸的孔隙，這取決于模塊的構象和狀態(tài)。例如，納米膜的互聯模塊的構象可以與溶劑中的初生的、純的大環(huán)模塊不同，和這兩者不同于在偶聯之前在表面上取向的兩親性模塊的構象。包括偶聯模塊的陣列的納米膜結構可以以偶聯模塊的結構和構象為基礎，提供具有基本上均勻尺寸的孔隙的矩陣或晶格。可以制備具有各種組成和結構的模塊，它確定了不同尺寸的孔隙。從偶聯模塊制備的納米膜可以從各種模塊的任何一種制備。因此，提供了具有各種尺寸的孔隙的納米膜，這取決于用于制備納米膜的具體模塊。在其它情況下，納米膜結構在互聯模塊的矩陣中確定孔隙。由納米膜結構確定的孔隙可具有各種的尺寸，例如能夠有選擇地封閉小分子或大分子通道的尺寸。納米膜結構可以從兩個或多個模塊的偶聯形成，其中由連接的模塊的組合結構確定了空隙式的孔隙。納米膜可具有各種尺寸和特性的孔隙的延伸矩陣?？障妒降目紫犊梢允抢绲陀诩s5埃，低于約10埃，約3-15埃，約10-15埃，約15-20埃，約20-30埃，約30-40埃，約40-50埃，約50-75埃，約75-100埃，約100-125埃，約125-150埃，約150-300埃，約300-600埃，約600-1000埃。偶聯過程導致形成納米膜，其中納米膜的區(qū)域不是確切的單分子層。各種類型的局部結構是可能的，它沒有阻止納米膜在各種應用中的使用。局部的結構特征可以包括兩親性模塊，它相對于相鄰模塊已翻轉或在不同取向下旋轉，讓它們的疏水性和親水性小平面與相鄰模塊不同地取向。局部的結構特征還包括其中納米膜是兩個或多個分子層厚度的模塊的重疊(overlaying)，其中模塊的偶聯是不完全的，因此使得模塊的一些偶聯基團沒有偶聯到其它模塊上，或其中不存在模塊的局部區(qū)域。在一種變型中，由于納米膜結構的層狀，納米膜具有至多30納米的厚度。正如這里所使用的，包括“取向大環(huán)模塊”的納米膜表明該大環(huán)模塊在膜內是基本上均勻地取向的，但可以包括具有如以上所指明的局部結構特征的區(qū)域。局部的結構特征可以包括例如大于納米膜表面積的約30％，低于納米膜表面積的約30％，低于約20％，低于約15％，低于約10％，低于約5％，低于約3％，低于約1％。類似地，包括“取向兩親性分子”的納米膜表明該兩親性分子在膜內是基本上均勻地取向的，但可以包括具有如以上指明的局部結構特征的區(qū)域。局部的結構特征可以包括例如大于納米膜表面積的約30％，低于納米膜表面積的約30％，低于約20％，低于約15％，低于約10％，低于約5％，低于約3％，低于約1％。納米膜也可以用不同模塊的混合物，或用大環(huán)模塊和其它兩親性分子的混合物來制備。這些納米膜可具有偶聯模塊和其它兩親性分子的陣列，其中模塊和其它兩親性分子的位置有序化是無規(guī)的，或對于其中一種類型的物質占主導地位的區(qū)域是非無規(guī)的。從不同模塊的混合物或者從大環(huán)模塊和其它兩親性分子的混合物制備的納米膜也具有各種尺寸的孔隙的散布陣列。在朗繆爾膜方法中，在液體亞相的表面上形成單層的取向兩親性物質。典型地，可活動的板或阻隔片可用于壓縮該單層和減少它的表面積以形成更致密的單層。在各種壓縮度下，具有相應表面壓力，該單層可以達到各種凝聚狀態(tài)。在一些情況下，該膜達到崩潰點，在此時在降低的表面壓力下產生了單層的凝聚相。由Wilhelmy平衡法監(jiān)測膜的狀態(tài)，獲得了表面壓力/膜面積等溫線。等溫線外推到零表面壓力則揭示了在模塊偶聯之前每個模塊的平均表面積。當用于使朗繆爾膜單層的分子取向的疏水性基團是脂肪酸基團時，在約20_2/分子的分子表面積上典型地發(fā)生扁癟。因此，等溫線得到了薄膜狀態(tài)的經驗指示。取向物質的納米膜可以通過各種方法沉積在基材上以提供多孔膜。例如，朗繆爾膜和基片的敘述已在美國專利No6,036,778，4,722,856，4,554,076和5,102,798中，和在R.A.Hendel等人，119卷，JAm.Chem.Soc.6909-18(1997)中給出。在基材上的膜的敘述已在MunirCheryan，UltrafiltrationandMicrofiltrationHandbook(1998)中給出?；目梢允侨魏尾牧系娜魏伪砻??；目梢允嵌嗫缀蜔o孔的。多孔基材的例子是聚合物，軌跡-刻蝕聚碳酸酯，軌跡-刻蝕聚酯，聚醚砜，聚砜，凝膠劑，水凝膠，乙酸纖維素，聚酰胺，PVDF，陶瓷，陽極礬土，激光燒蝕聚酰亞胺，和UV刻蝕聚丙烯酸酯。無孔的基材的例子是硅，金屬，金，玻璃，硅酸鹽，硅鋁酸鹽，無孔的聚合物，和云母。在以朗繆爾膜方法形成納米膜時，連接劑分子，當存在時，可以添加到含有模塊的溶液中，該模塊沉積在朗繆爾亞相的表面上?；蛘?，連接劑分子可以被添加到朗繆爾表面膜秤(Langmuirtrough)的亞相中，和隨后轉移到模塊層相中以偶聯于模塊上。在一些情況下，該模塊可以被添加到朗繆爾表面膜秤的亞相中，和隨后轉移到模塊層相中以偶聯于其它模塊上。兩親性分子可以在表面如在朗繆爾單分子層表面膜秤中的空氣-水界面上取向。表面取向的兩親性分子可以壓縮而形成朗繆爾薄膜。朗繆爾薄膜的兩親性分子可以彼此偶聯或互聯而形成基本上單分子層薄膜材料。朗繆爾薄膜的兩親性分子的極性基團可以通過偶聯反應偶聯在一起而形成薄膜材料。兩親性分子的疏水性尾的長度可以是約8-28個碳原子。兩親性分子的疏水性尾的例子包括疏水性基團，其可以附接于大環(huán)模塊上，從而賦予模塊以兩親性特性。兩親性分子的極性基團的例子包括酰胺，氨基，酯，-SH，丙烯酸酯，丙烯酰胺，環(huán)氧基，和如以上所定義的親水基。兩親性分子的極性基團可以彼此直接相連。例如，巰基可以偶聯，以在朗繆爾薄膜的兩親性分子之間形成二硫化物鏈節(jié)。極性基團的例子包括-OH，-OCH3，-NH2，-C≡N，-NO2，-+NRR′R″，-SO3-，-OPO22-，-OC(O)CH＝CH2，-SO2NH2，SO2NRR′，-OP(O)(OCH2CH2N+RR′R″)O-，-C(O)OH，-C(O)O-，胍鎓，胺化物，吡啶鎓，-C(O)OCHX3，-C(O)OCH2CH3，其中w是1-6，-C(O)OCH＝CH2，-O(CH2)xC(O)NH2，其中x是1-6，-O(CH2)yC(O)NHR，其中y是1-6，和-O(CH2CH2O)zR，其中z是1-6。偶聯可以由例如二硫連接基附接兩個兩親性分子，如在圖2中所說明。偶聯可以通過例如延長的酰胺連接基附接兩個以上的兩親性分子。納米膜的兩親性分子的一部分可以偶聯，而剩余部分沒有偶聯。納米膜的兩親性分子，包括偶聯的那些和未偶聯的那些，也可通過弱的非鍵接作用或鍵接的相互作用如氫鍵和其它相互作用來互相作用。在通過偶聯兩親性分子所制得的納米膜的結構中發(fā)現了孔隙和阻隔性能?？紫逗妥韪粜阅芸梢酝ㄟ^偶聯度或偶聯的程度或兩親性分子的相互作用，和例如通過連接劑分子的長度來改性。具有酯和氨基的極性基團可以偶聯，通過酰胺連接基附接了兩親性分子，如在圖3中所說明。兩親性分子的極性基團可以借助于連接劑分子來彼此連接。例如，朗繆爾薄膜的兩親性分子的氨基可以通過與甲醛的曼尼奇反應來偶聯，如在圖4中所說明。在圖4的左側示出了兩親性分子的朗繆爾膜，和在圖4的右側示出了通過兩親性分子的偶聯在納米膜中形成的連接基的結構。通過使朗繆爾薄膜的兩親性分子發(fā)生偶聯所形成的薄膜材料可具有供過濾用的阻隔性能。納米膜從在表面(如在朗繆爾單分子層表面膜秤中的空氣-亞相界面)上取向的兩親性大環(huán)模塊制備，無需使模塊偶聯。兩親性模塊可以通過附接基團來制備，這些基團與該表面相互作用，引起模塊的取向。取向兩親性模塊的基本上均勻的單層，如朗繆爾膜，可以在親水性表面上形成。表面取向的大環(huán)模塊可以在納米膜層中排列，提供獨特的組合物，它可以是膨脹的狀態(tài)，液態(tài)，或液體膨脹狀態(tài)，或可以是凝聚的，扁癟的，或固相或密堆積狀態(tài)。取向兩親性大環(huán)模塊的納米膜可以通過各種方法沉積在基材上以提供多孔膜。納米膜可以通過將兩親性大環(huán)模塊取向和使模塊偶聯來制備。模塊可以直接偶聯，或可以通過連接劑分子偶聯。模塊可以溶于溶劑中和沉積在朗繆爾單分子層表面膜秤中的空氣-亞相界面上。該兩親性模塊可以在界面上取向和可以壓縮成凝聚的薄膜。連接劑分子可以被添加到亞相中或添加到含有模塊的溶劑中，該模塊沉積在亞相上。模塊的偶聯可以通過化學、熱、光化學、電化學和輻照方法來引發(fā)。在納米膜中模塊的偶聯可以經由連接基或多個連接基而附接了兩個或多個模塊。偶聯可以例如利用各自在兩個模塊之間形成的連接基的陣列來附接兩個以上的模塊。各個模塊可以形成一個以上的連接到另一個模塊上的連接基，和各個模塊可以形成幾種類型的連接基，其中包括在表2和3中例舉的那些。模塊可具有直接的連接基，經由連接劑分子的連接基，和包括間隔基的連接基，以任何結合方式。連接基可以將模塊的任何部分連接于另一個模塊的任何部分上。連接基的陣列和模塊的陣列可以根據布拉威點格(Bravaislattices)的理論和對稱理論來描述。納米膜的模塊的一部分可以偶聯，而剩余部分沒有偶聯。納米膜的模塊，包括偶聯的那些和未偶聯的那些，也可以通過弱的非鍵接作用或鍵接相互作用如氫鍵、范德華力，和其它相互作用來相互作用。在納米膜中形成的連接基的排列可以由對稱的類型來表示，或可以是基本上無序的。加到模塊上以賦予模塊以兩親性特性的官能團可以在納米膜的形成之后被除去。除去的方法取決于該官能團。例如，附接于模塊上的親油基或尾可以有選擇地除去。附接于模塊上賦予模塊以兩親性特性的基團可以包括反應活性官能團，后者可以用于在納米膜形成過程中或之后的一些時候除去此類基團。酸或堿水解可用于除去經由羧酸酯或酰胺連接基附接于模塊上的基團。位于賦予模塊以兩親性特性的官能團中的不飽和基團可以氧化和由水解分裂。賦予模塊以兩親性特性的官能團的光分解法分裂也可以實施?？煞至训墓倌軋F的例子包括其中n是0-4，該官能團可以通過光活化來分裂，和其中n是0-4，和m是7-27，它可以由酸或堿催化的水解來分裂。附接于模塊上賦予模塊以兩親性特性的官能團的例子包括8C-28C烷基，-O(8C-28C)烷基，-NH(8C-28C)烷基，-OC(O)-(8C-28C)O烷基，-C(O)O-(8C-28C)烷基，-NHC(O)-(8C-28C)烷基，-C(O)NH-(8C-28C)烷基，-CH＝CH-(8C-28C)烷基，和-C≡C-(8C-28C)烷基，其中(8C-28C)烷基的這些碳原子可以被一個或多個-S-、雙鍵、叁鍵或-SiR’R″-基團間斷，被一個或多個氟原子取代或這些的任何結合取代，和R’和R″獨立地包括(1C-18C)烷基。薄膜和過濾薄膜是一種介質，它與流體或溶液接觸，從該流體或溶液中分離物質或組分，例如為了過濾的目的。正常地，薄膜是一種物質，它用作阻隔層以封閉一些物質的通道，而允許其它物質的受限制或受控地通過。一般說來，滲透物可以橫穿該薄膜，如果它小于截止尺寸或具有小于所謂截止分子量的分子量。該薄膜可以稱作對于比截止分子量大的物質是不可滲透的。截止尺寸或分子量是薄膜的特有性能。選擇性滲透是薄膜截分、限制或調節(jié)一些物質的通過并且同時允許較小物質通過的能力。因此，薄膜的選擇性滲透可以根據在給定條件下能透過薄膜的最大物質用函數式來表述。各種物質的尺寸或分子量也取決于在所要分離的流體中的條件，這決定了物質的形式。例如，物質可具有在流體中水合或溶劑化的球，和與薄膜應用有關的物質的尺寸可以包括或不包括水合水或溶劑分子。因此，薄膜對于流體的物質是可滲透的，如果該物質可以以正常在流體中見到的形式穿過該薄膜的話。滲透和滲透性可以受到在流體的物質和薄膜本身之間的相互作用的影響。盡管各種理論可以描述這些相互作用，但是與納米膜、薄膜或模塊有關的通過/非通過信息的經驗測量是用于描述滲透性能的有用工具。如果物質不能穿過該薄膜，則薄膜對于該物質是非滲透性的。該納米膜可具有一些物質分子量截止值，例如，大于約15kDa，大于約10kDa，大于約5kDa，大于約1kDa，大于約800Da，大于約600Da，大于約400Da，大于約200Da，大于約100Da，大于約50Da，大于約20Da，低于約15kDa，低于約10kDa，低于約5kDa，低于約1kDa，低于約800Da，低于約600Da，低于約400Da，低于約200Da，低于約100Da，低于約50Da，低于約20Da，約13kDa，約190Da，約100Da，約45Da，約20Da?！案邼B透性”指例如大于約70％、大于約80％、大于約90％的溶質的清除率?！爸械葷B透率”指例如低于約50％、低于約60％、低于約70％的溶質的清除率?！暗蜐B透性”指例如低于約10％、低于約20％、低于約30％的溶質的清除率。如果薄膜對于物質具有非常低的清除率(例如，低于約5％，低于約3％)，或如果它對于物質具有非常高的拒斥性(例如，大于約95％，大于約98％)，則該薄膜對于此類物質是非滲透性的。溶質的通過或排除是由它的清除率測量的，它反映了實際通過該薄膜的溶質的比例。例如，在表13-14中的“未通過”符號表明該溶質被模塊部分地排除，有時低于90％拒斥，常常至少90％拒斥，有時至少98％拒斥?！巴ㄟ^”符號表明溶質被模塊部分地清除，有時低于90％清除率，常常至少90％清除率，有時至少98％清除率。納米膜可以沉積在基材上。該沉積可以通過物理相互作用和弱的化學力如范德華力和弱氫鍵作用，導致薄膜以非共價鍵或弱附著力附著于基材上。該薄膜可以通過離子或共價鍵相互作用，或其它偶聯作用鍵接于基材上。沉積在基材上的納米膜可以用作膜材。任何層數的納米膜可以沉積在基材上而形成薄膜。一層或多層的各種間隔材料可以沉積或附接在納米膜的各層之間，和也可以在基材和納米膜的第一沉積層之間使用間隔層。間隔層組合物的例子包括聚合物組合物，水凝膠(丙烯酸酯，聚乙烯醇，聚氨酯，聚硅氧烷)，熱塑性聚合物(聚烯烴，聚縮醛，聚碳酸酯，聚酯，纖維素酯)，聚合物泡沫體，熱固性聚合物，高度支化聚合物，可生物降解的聚合物如聚交酯，液晶聚合物，由原子轉移自由基聚合(ATRP)制備的聚合物，由開環(huán)易位聚合(ROMP)反應制備的聚合物，聚異丁烯和聚異丁烯星形聚合物，和兩親性聚合物(例如聚馬來酸酐十八碳烯)。兩親性分子的例子包括含有可聚合的基團如二炔、烯或氨基-酯的兩親性分子。該間隔層可以用于改進該納米膜的阻隔性能，或可以用于改進薄膜或納米膜的輸送、流出或流動特性。間隔層可以用于改進薄膜或納米膜的功能特性，如強度，模量或其它性能。納米膜在基材上的沉積可以通過朗繆爾-謝弗(Langmuir-Schaefer)，朗繆爾-布羅格特(Langmuir-Blodgett)或使用朗繆爾系統(tǒng)的其它方法來進行。在一種變型中，通過將基材放置于在空氣-水界面下方的亞相中，和降低亞相的液面直至納米膜溫和地降落在基材上為止和因此沉積，從而將納米膜沉積在朗繆爾罐中的基材上。沉積在基材上的納米膜可以在沉積于基材上的過程中或之后由輻照、熱處理或干燥方法來固化或退火。納米膜可以通過共價鍵或非共價鍵化學結合作用來附接于基材表面上。表面附接基團可以提供在大環(huán)模塊上，它們可用于偶聯到基材上以使薄膜附著于基材上?？梢赃M行表面附接基團中的一些但非全部的偶聯，使納米膜附著于基材上。模塊中的可以用作表面附接基團使納米膜偶聯到基材上的反應活性官能團的例子包括胺，羧酸，羧酸酯，醇，二醇，乙烯基，苯乙烯，環(huán)氧化物，硫醇，鹵化鎂或Grignard試劑，丙烯酸酯，丙烯酰胺，二烯烴，醛，和它們的混合物。表4說明了納米膜和基材表面的互補官能團，這些官能團用于將納米膜偶聯到基材上。表4表明形成連接基的納米膜和基材表面的互補官能團的例子在表4中，X是鹵素或另一個離去基團，R和R’表示氫或烷基?？梢岳斫獾氖?，在表4中所列舉的官能團可以顛倒，例如，基材-NH2可以與納米膜-C(O)H偶聯而形成-N＝CH-連接基。進一步需要理解的是，在表4中所列舉的官能團可以用于一起連接模塊，或在表2中所列舉的官能團可用于將納米膜連接于基材上。如在圖5中所說明，該基材可具有反應活性官能團，后者偶聯于模塊的反應活性官能團上以使膜附著于基材上。基材的官能團可以是鍵接于基材的表面基團或連接基團，它可以通過使該表面基團或連接基團結合于基材的反應來形成。表面基團還可以通過各種處理比如冷等離子體處理、表面蝕刻法、固體磨損法或化學處理而在基材上產生。等離子體處理的一些方法在Inagaki，PlasmaSurfaceModificationandPlasmaPolymerization，Technomic，Lancaster，Pennsylvania，1996中給出。在一個變型中，將光活性基團如二苯甲酮基團鍵接于該表面或基材上。光活性基團可以用光例如紫外線活化，從而提供與大環(huán)模塊偶聯的反應性物質。模塊和表面的反應活性官能團可以用保護基團封閉，直至需要時為止。在形成偶聯的模塊納米膜層之后，用于將模塊薄膜層附接于基材表面上的反應活性官能團的保護基團可以被除去，因此允許該附接步驟繼續(xù)進行。間隔基團可以用于將納米膜上的反應活性官能團連接于基材上。表面附接基團的間隔基團可以是聚合物鏈。聚合物鏈間隔基的實例包括聚氧化乙烯，聚氧化丙烯，多糖，聚賴氨酸，多肽，聚(氨基酸)，聚乙烯吡咯烷酮，聚酯，聚氯乙烯，聚偏二氟乙烯，聚乙烯醇，聚氨酯，聚酰胺，聚酰亞胺，聚砜，聚醚砜，聚磺酰胺和聚亞砜。聚合物鏈間隔結構的例子包括線性、支化、梳形和樹枝狀的聚合物，無規(guī)和嵌段共聚物，均聚物和雜聚物，柔性和剛性鏈。表面附接基團的間隔基團也包括用于將生物分子和其它化學物質偶聯的雙官能連接劑基團或雜雙官能連接劑基團。引發(fā)模塊與基材偶聯的方法包括化學法，熱法，光化學法，電化學法和輻照法。在一種情況下，光反應活性基團鍵接于基材上。光反應活性基團可以用光例如紫外線活化，從而提供偶聯于納米膜上的反應性物質。該光反應活性物質可以偶聯到納米膜兩親性分子的親水性部分的原子或基團上，或偶聯到納米膜兩親性分子的疏水性部分上。該光反應活性物質可以偶聯到納米膜的連接基團上，或偶聯到最初屬于兩親性分子或模塊(從它們制備納米膜)的一部分的其它原子或基團上。模塊的表面附接也可通過配位體-受體媒介的相互作用，如生物素-抗生物素蛋白鏈菌素(biotin-streptavidin)來實現。例如，該基材可以涂有抗生物素蛋白鏈菌素(streptavidin)，和生物素可以附接于模塊上，例如，通過連接劑基團如PEG或烷基?？墒褂眉{米膜的過程的例子包括牽涉到液體或氣體作為連續(xù)流體相的過程，過濾，澄清，分餾，滲透蒸發(fā)，反滲透，透滲析，血液透析，親合性分離，氧化處理，和其它過程。過濾應用可以包括離子分離，去鹽，氣體分離，小分子分離，超濾，微量過濾，超濾，水的凈化，污水處理，毒素的除去，生物物質如細菌、病毒或真菌的除去。合成子和大環(huán)模塊本文使用的術語“烷基”是指支化或未支化的一價烴基?！皀-mC”烷基或“(nC-mC)烷基”是指含有n-m個碳原子的所有烷基。例如，1-4C烷基是指甲基，乙基，丙基，或丁基。還包括所述烷基的全部可能的異構體。因此，丙基包括異丙基，丁基包括正丁基，異丁基和叔丁基等等。具有1-6個碳原子的烷基稱為“低級烷基”。術語烷基包括取代的烷基。這里使用的術語“取代的烷基”是指具有連接于該烷基中任何一個碳上的一個或多個其它基團的烷基。附加的基團可以包括一個或多個官能團，如烷基，低級烷基，芳基，?；u素，烷基鹵素，羥基，氨基，烷氧基，烷基氨基，酰胺基，酰氧基，芳氧基，芳氧基烷基，巰基，飽和和不飽和環(huán)烴，雜環(huán)等。這里使用的術語“鏈烯基”指具有不飽和C＝C的任何結構或結構部分。這里使用的術語“炔基”指具有不飽和C≡C的任何結構或結構部分。本文使用的在化學式中的術語“R”、“R′”、“R″”和“R_”是指氫或官能團，各自獨立地選擇，除非另有說明。本文使用的術語“芳基”是指芳族基團，它可以是單一芳環(huán)或稠合在一起、共價鍵連接或連接于共用基團比如亞甲基、亞乙基或羰基的多個芳環(huán)，并且包括多核環(huán)結構。芳族環(huán)尤其可以包括取代的或未被取代的苯基，萘基，聯苯基，二苯甲基和二苯甲酮基團。術語“芳基”包括取代的芳基。這里使用的術語“取代的芳基”是指具有連接于該芳基中任何碳上的附加基團的芳基。附加基團可以包括一個或多個官能團，如低級烷基，芳基，?；u素，烷基鹵，羥基，氨基，烷氧基，烷基氨基，酰胺基，酰氧基，芳氧基，芳氧基烷基，硫醚，雜環(huán)，飽和和不飽和的的環(huán)烴，其可以稠合到芳族環(huán)上，以共價鍵連接于或以其它方式連接于共用基團如亞甲基或亞乙基上，或羰基連接基團，如在環(huán)己基苯基酮中，等等。本文使用的術語“雜芳基”是指其中芳環(huán)的一個或多個碳原子被雜原子比如氮、氧或硫取代的芳族環(huán)。雜芳基是指可以包括單一芳族環(huán)、多個芳族環(huán)或偶聯于一個或多個非芳族環(huán)的一個或多個芳族環(huán)在內的結構。它包括具有稠合或非稠合的、共價鍵連接的或連接于共用基團比如亞甲基或亞乙基或連接于羰基(如在苯基吡啶基酮中)的多個環(huán)的結構。本文使用的術語“雜芳基”包括諸如噻吩、吡啶、異噁唑、鄰苯二甲酰亞胺、吡唑、吲哚、呋喃之類的環(huán)，或這些環(huán)的苯并稠合的類似物。這里使用的術語“?；敝隔驶〈?，-C(O)R，其中R是烷基或取代的烷基、芳基或取代的芳基，它可以在R為烷基時稱作鏈烷?；〈?。這里使用的術語“氨基”指基團-NRR’，其中R和R’可以獨立地是氫，低級烷基，取代的低級烷基，芳基，取代的芳基或?；?。這里使用的術語“烷氧基”指-OR團，其中R是烷基，取代的低級烷基，芳基，取代的芳基。烷氧基包括例如甲氧基，乙氧基，苯氧基，取代的苯氧基，芐氧基，苯乙基氧基，叔丁氧基等。這里使用的術語“硫醚”指一般結構R-S-R’，其中R和R’是相同的或不同的，可以是烷基，芳基或雜環(huán)基團。該基團-SH也可以稱作“氫硫基”或“硫醇”或“巰基”。本文使用的術語“飽和環(huán)烴”是指環(huán)結構環(huán)丙基，環(huán)丁基，環(huán)戊基等，包括取代的基團在內。飽和環(huán)烴的取代基包括用雜原子比如氮、氧或硫取代該環(huán)的一個或多個碳原子。飽和環(huán)烴包括二環(huán)結構比如雙環(huán)庚烷類和雙環(huán)辛烷類，以及多環(huán)結構。本文使用的術語“不飽和環(huán)烴”是指具有至少一個雙鍵的單價非芳族基團，比如環(huán)戊烯，環(huán)己烯等，包括取代的基團在內。不飽和環(huán)烴的取代基包括用雜原子比如氮、氧或硫取代該環(huán)的一個或多個碳原子。本文使用的術語“環(huán)烴”包括取代和未取代的、飽和和不飽和的環(huán)烴類，和多環(huán)結構。不飽和環(huán)烴包括二環(huán)結構比如雙環(huán)庚烯類和雙環(huán)辛烯類，和多環(huán)結構。這里使用的術語“雜芳基烷基”指其中雜芳基通過烷基所附接的烷基。這里使用的術語“雜環(huán)”指具有單環(huán)或多個稠環(huán)的一價飽和或不飽和的非芳族基團，在環(huán)中有1-12個碳原子和有1-4個選自氮、磷、硫或氧中的雜原子。雜環(huán)的例子包括四氫呋喃，嗎啉，哌啶，吡咯烷等。正如這里所使用，如上所述的各個化學術語特意地包括相應取代的基團。例如，術語“雜環(huán)”包括取代的雜環(huán)基團。本文使用的術語“兩親性分子”或“兩親性”是指既顯示親水特性又顯示親油特性的物質。一般說來，兩親性分子含有親油性結構部分和親水性結構部分。兩親性分子可以形成朗繆爾薄膜。親水性結構部分的例子包括但不限于羥基，甲氧基，苯酚，羧酸和它的鹽，羧酸的甲基和乙基酯，酰胺，氨基，氰基，銨鹽，單烷基取代的氨基，二烷基取代的氨基，-NRR’，-N≡C，-NHR，锍鹽，鏻鹽，聚乙二醇，聚丙二醇，環(huán)氧基，丙烯酸酯，磺酰胺，硝基，-OP(O)(OCH2CH2N+RR’R”)O-，胍鎓，胺化物，丙烯酰胺，和吡啶鎓。此類親水性結構部分可以包括基團，如聚乙二醇，或例如被醇、羧酸酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或基團(其中y是1-6)取代的聚亞甲基鏈。親水性結構部分還可以包括具有內部氨基或取代的氨基，例如內部-NH-、-NC(O)R-或-NC(O)CH＝CH2-基團的烷基鏈。親水性結構部分還可以包括聚己酸內酯，聚己酸內酯二醇，聚(乙酸)，聚(乙酸乙烯酯)，聚(2-乙烯基吡啶)，纖維素酯，纖維素羥基醚，聚(L-賴氨酸氫溴酸鹽)，聚(衣康酸)，聚(馬來酸)，聚(苯乙烯磺酸)，聚(苯胺)，或聚(乙烯基膦酸)。親油性結構部分的實例不受限制地包括線性或支鏈烷基，包括1-28C烴在內?？梢宰鳛橛H油基團偶聯于合成子或大環(huán)模型的基團的實例包括烷基，-CH＝CH-R，-C≡C-R，-OC(O)-R，-C(O)O-R，-NHC(O)-R，-C(O)NH-R，和-O-R，其中R是4-18C烷基。各鏈可以獨立地不受限制地包括鏈烯基，炔基，飽和和不飽和的環(huán)烴，或芳族基團。各鏈還可以含有散布于該碳鏈之間的被烷基、鏈烯基、炔基、飽和和不飽和環(huán)烴或芳基取代的一個或多個硅原子。各鏈的碳原子可以獨立地被一個或多個氟原子取代。烷基的碳原子可以被一個或多個官能團例如-S-、雙鍵、叁鍵或-SiR’R”-基團(其中R’和R″獨立地是H或烷基)間隔，其任何一個可以被一個或多個氟原子取代，以及可以使用此類官能團的任何組合。本文使用的術語“官能團”包括，但不限于，化學基團，有機基團，無機基團，有機金屬基團，芳基基團，雜芳基基團，環(huán)烴基團，氨基(-NH2)，羥基(-OH)，氰基(-CN)，硝基(NO2)，羧基(-COOH)，甲?；?-CHO)，酮基(-CH2C(O)CH2-)，鏈烯基(-C＝C-)，炔基(-C≡C-)，和鹵素(F，Cl，Br和I)基團。本文使用的術語”活化酸”是指-C(O)X結構部分，其中X是離去基團，其中該X基團可容易地被親核體置換，從而在-C(O)-和親核體之間形成共價鍵?；罨岬睦影Ｂ?，酰基氟，對-硝基苯基酯，五氟苯基酯，和N-羥基琥珀酰亞胺酯。本文使用的術語“氨基酸殘基”是指當包括至少一個氨基(-NH2)和至少一個羧基(-C(O)O-)的物質通過其氨基或羧基的任何一個與合成子的原子或官能團偶聯時形成的產物。沒有進行偶聯的氨基或羧基的任何一個可以用可除去的保護基封閉。合成子本文使用的術語“合成子”是指用于制備大環(huán)模塊的分子。合成子可以基本上是一種異構構型，例如，單一對映異構體。合成子可以被用于將合成子與其它一個或多個合成子偶聯的并且屬于該合成子一部分的官能團取代。合成子可以被用來賦予合成子或由該合成子制備的物質以親水性、親油性或兩親性的原子或原子基團取代。合成子可以被在該合成子上用于形成可將該合成子與其它一個或多個合成子偶聯的一個或多個官能團的原子或原子基團取代。在被官能團或用來賦予親水性、親油性或兩親性的基團取代之前的合成子可以被稱為芯合成子。本文使用的術語“合成子”是指芯合成子，還指被官能團或用于賦予親水性、親油性或兩親性的基團取代的合成子。本文使用的術語“環(huán)狀合成子”是指具有一個或多個環(huán)結構的合成子。環(huán)結構的實例包括芳基、雜芳基和環(huán)烴結構體，包括雙環(huán)結構和多環(huán)結構在內。芯環(huán)狀合成子的實例包括但不限于苯，環(huán)己二烯，環(huán)戊二烯，萘，蒽，亞苯基，菲蒽(phenanthracene)，芘，苯并菲，菲，吡啶，嘧啶，噠嗪，聯苯基，雙吡啶基，環(huán)己烷，環(huán)己烯，十氫化萘，哌啶，吡咯烷，嗎啉，哌嗪，吡唑烷，奎寧環(huán)，四氫吡喃，二噁烷，四氫噻吩，四氫呋喃，吡咯，環(huán)戊烷，環(huán)戊烯，三蝶烯，金剛烷，雙環(huán)[2.2.1]庚烷，雙環(huán)[2.2.1]庚烯，雙環(huán)[2.2.2]辛烷，雙環(huán)[2.2.2]辛烯，雙環(huán)[3.3.0]辛烷，雙環(huán)[3.3.0]辛烯，雙環(huán)[3.3.1]壬烷，雙環(huán)[3.3.1]壬烯，雙環(huán)[3.2.2]壬烷，雙環(huán)[3.2.2]壬烯，雙環(huán)[4.2.2]癸烷，7-氮雜雙環(huán)[2.2.1]庚烷，1，3-二氮雜雙環(huán)[2.2.1]庚烷，和螺[4.4]壬烷。芯合成子包括該芯合成子與其它合成子偶聯的全部異構體或排列。例如，芯合成子苯包括合成子如1，2-和1，3-取代苯，其中分別在該苯環(huán)的1，2-和1，3-位置形成合成子之間的鍵。例如，芯合成子苯包括1，3-取代的合成子，如其中L是在合成子之間的鍵，該苯環(huán)的2，4，5，6-位還可以具有取代基。在合成子之間的縮合鍵包括例如在一個環(huán)狀合成子的環(huán)原子與另一環(huán)狀合成子的環(huán)原子之間的直接偶聯，其中合成子M-X和M-X偶聯成M-M，其中M是環(huán)狀合成子和X是鹵素；例如，當M是苯基時，獲得了縮合連接基大環(huán)模塊大環(huán)模塊是偶聯的合成子的閉環(huán)。為了制備大環(huán)模塊，合成子可以用將該合成子偶聯成大環(huán)模塊的官能團取代。合成子還可以用在大環(huán)模塊的結構中保留的官能團取代。保留在大環(huán)模塊中的官能團可以用來偶聯該大環(huán)模塊與其它大環(huán)模塊。大環(huán)模塊可以含有3至約24個環(huán)狀合成子。在大環(huán)模塊的閉環(huán)中，第一環(huán)狀合成子可以偶聯于第二環(huán)狀合成子，該第二環(huán)狀合成子可以偶聯于第三環(huán)狀合成子，該第三環(huán)狀合成子可以偶聯于第四環(huán)狀合成子，如果在大環(huán)模塊中存在四個環(huán)狀合成子的話，依此類推，第四個偶聯于第五個，直到第n個環(huán)狀合成子可以偶聯于其前者，以及該第n個環(huán)狀合成子可以偶聯于第一個環(huán)狀合成子，從而形成環(huán)狀合成子的閉環(huán)。在一個變型中，大環(huán)模塊的閉環(huán)可以用連接劑分子形成。大環(huán)模塊可以是兩親性大環(huán)模塊，當親水性和親油性官能團存在于該結構之中時。大環(huán)模塊的兩親性可以來源于合成子中的原子，合成子之間的連接基中的原子，或偶聯于合成子或連接基的官能團中的原子。在一些變型中，大環(huán)模塊的一個或多個合成子可被一個或多個親油結構部分取代，同時一個或多個合成子可以被一個或多個親水結構部分取代，從而形成兩親性大環(huán)模塊。親油性和親水性結構部分可以與兩親性大環(huán)模塊中的同一合成子或連接基偶聯。親油性和親水性結構部分可以在大環(huán)模塊的閉環(huán)形成之前或之后偶聯于該大環(huán)模塊。例如，親油性或親水性結構部分可以在通過合成子或連接基的取代形成閉環(huán)之后加到大環(huán)模塊上。大環(huán)模塊的兩親性可以部分地通過其形成穩(wěn)定的朗繆爾膜的能力來表征。可以在按毫牛頓/米(mN/m)計量的特定表面壓力下用按毫米/分鐘(mm/min)計量的特定阻隔層速度在朗繆爾表面膜秤上形成朗繆爾膜，以及可以測量在恒定表面壓力下的等壓蠕變變形或膜面積改變來表征膜的穩(wěn)定性。例如，在水面下相中的大環(huán)模塊的穩(wěn)定朗繆爾膜可以具有5-15mN/m的等壓蠕變變形，使得膜面積的大部分保持大約1小時的時間。在水面下相的大環(huán)模塊的穩(wěn)定朗繆爾膜的實例可以具有5-15mN/m的等壓蠕變變形，使得大約70％的膜面積保持大約30分鐘的時間，有時大約70％的膜面積保持大約40分鐘的時間，有時大約70％的膜面積保持大約60分鐘的時間，和有時大約70％的膜面積保持大約120分鐘的時間。在水面下相的大環(huán)模塊的穩(wěn)定朗繆爾膜的其它實例可以具有5-15mN/m的等壓蠕變變形，使得大約80％的膜面積保持大約三十分鐘的時間，有時大約85％的膜面積保持大約30分鐘的時間，有時大約90％的膜面積保持大約30分鐘的時間，有時大約95％的膜面積保持大約30分鐘的時間，和有時大約98％的膜面積保持大約30分鐘的時間。在一個方面，各大環(huán)模塊可以在其結構中包括孔隙。各大環(huán)模塊可以根據該模塊的構象和狀態(tài)來確定特定大小的孔。可以制備限定了不同大小的孔的各種大環(huán)模塊。大環(huán)模塊可以在其結構中包括柔性。柔性可以使大環(huán)模塊更容易地通過偶聯反應與其它大環(huán)模塊形成連接基。大環(huán)模塊的柔性還可以在調節(jié)物質通過大環(huán)模塊的孔的過程中起作用。例如，柔性可以影響各大環(huán)模塊的孔的尺寸，因為多種多樣的構象可供該結構獲得。例如，該大環(huán)模塊可以在當在孔中沒有取代基時的一個構象中具有一定的孔尺寸，而相同的大環(huán)模塊可以在當該大環(huán)的一個或多個取代基位于孔中時的另一個構象中具有不同的孔尺寸。同樣地，該大環(huán)模塊可以在當一組取代基存在于孔中時的一個構象中具有一定的孔尺寸，而在當一組不同取代基位于孔中時的另一個構象中具有不同的孔尺寸。例如，位于孔中的該“一組”取代基可以是按一個區(qū)域異構體排列的三個烷氧基，而該“一組不同的”取代基可以是按另一種區(qū)域異構體排列的兩個烷氧基。位于孔中的該“一組”取代基和位于孔中的該“一組不同的”取代基的作用是提供可以與其它調節(jié)因素一起調節(jié)輸送和過濾的大環(huán)模塊組合物。在由合成子制備大環(huán)模塊的方法中，合成子可以作為基本純的單一異構體，例如作為純單一對映異構體使用。在由合成子制備大環(huán)模塊的方法中，在相鄰合成子之間形成了一個或多個偶聯連接基。在合成子之間形成的連接基可以是在一個合成子上的一個官能團與在第二個合成子上的互補官能團的偶聯產物。例如，第一合成子的羥基可以與第二合成子的酸基或酰鹵基團偶聯，從而在兩個合成子之間形成酯連接基。另一個實例是亞胺鍵-CH＝N-，由在一個合成子上的醛-CH＝O與在另一個合成子上的胺-NH2的反應獲得?；パa官能團和在合成子之間的連接基的實例在表5中示出。表5合成子和合成子連接基的官能團的實例在表5中，R和R’表示氫或官能團，X是鹵素或其它的良好離去基團。在另一個變型中，大環(huán)模塊可以具有用于偶聯于其它大環(huán)模塊的官能團，后者在最初制備閉環(huán)之后偶聯于該大環(huán)模塊。例如，大環(huán)模塊的亞胺連接基可以被各種官能團之一取代，從而產生其它大環(huán)模塊。在具有使大環(huán)模塊偶聯的官能團的合成子之間的連接基的實例在表6中示出。表6合成子和合成子連接基的官能團的實例表6中，X是鹵素，Q1和Q2是屬于模塊一部分的獨立選擇的合成子。用于在合成子或其它大環(huán)模塊之間形成連接基的合成子的官能團可以通過間隔基與該合成子分開。間隔基可以是將該官能團與該合成子偶聯并且不影響連接基形成反應的任何原子或原子基團。間隔基是官能團的一部分，并且成為在合成子之間的連接基的一部分。間隔基的例子是亞甲基-CH2-。間隔基據說可以延長在合成子之間的連接基。例如，如果在亞胺連接基-CH＝N-中插入一個亞甲基間隔基，所得亞胺連接基可以是-CH2CH＝N-。在合成子之間的連接基還可以含有由除了該合成子的兩個官能團以外的外部結構部分提供的一個或多個原子。外部結構部分可以是連接分子，它可以與一個合成子的官能團偶聯，形成中間體，再與在另一個合成子上的官能團偶聯，從而在合成子之間形成鍵，例如由一系列偶聯合成子形成合成子的閉環(huán)。連接分子的實例是甲醛。例如，在兩個合成子上的氨基可以在作為連接分子的甲醛的存在下進行曼尼希反應，從而形成連接基-NHCH2NH-。該大環(huán)模塊組合物可以包括例如三至約二十四個偶聯形成閉環(huán)的環(huán)狀合成子；用于使該閉環(huán)偶聯到在至少兩個其它閉環(huán)上的互補官能團上的至少兩個官能團；其中各個官能團和各個互補官能團包括官能團，后者含有選自C、H、N、O、Si、P、S、B、Al、鹵素中的原子，和選自堿金屬和堿土金屬族中的金屬。在一些實例中，大環(huán)模塊可以包括通過該官能團偶聯的至少兩個閉環(huán)。在另一個實例中，大環(huán)模塊包括通過該官能團偶聯的至少三個閉環(huán)。在另一個實例中，大環(huán)模塊可以包括三個到約二十四個偶聯形成確定孔隙的閉環(huán)的環(huán)狀合成子；該閉環(huán)具有在第一構象中的第一孔隙尺寸(當第一組的取代基位于該孔隙時)和在第二構象中的第二孔隙尺寸(當第二組的取代基位于該孔隙時)；其中每一組的各取代基包括含有選自C、H、N、O、Si、P、S、B、Al、鹵素中的原子以及選自堿金屬和堿土金屬族的金屬的官能團。在另一個實例中，該大環(huán)模塊包括(a)三個到約二十四個偶聯形成確定孔隙的閉環(huán)的環(huán)狀合成子；(b)在孔隙處偶聯于閉環(huán)的并加以選擇以運輸所選擇的物質通過該孔隙的至少一個官能團，其中至少一個官能團包括一種官能團，后者含有選自C、H、H、O、Si、P、S、B、Al、鹵素中的原子和堿金屬和堿土金屬族中的金屬；(c)需要輸送通過孔隙的所選擇物質。在一些實例中，所選擇的物質是選自卵清蛋白，葡萄糖，肌酸酐，H2PO4-，HPO4-2，HCO3-，尿素，Na+，Li+，和K+。在一些實例中，大環(huán)模塊組合物偶聯于固體載體，后者選自王氏樹脂(Wangresin)，水凝膠，礬土，金屬，陶瓷，聚合物，硅膠，瓊脂糖凝膠，交聯葡聚糖凝膠，瓊脂糖，無機固體，半導體和硅晶片。在其它實例中，在5-15mN/m下在朗繆爾單分子層表面膜秤上保持30分鐘之后，大環(huán)模塊組合物保持了膜面積的至少85％。在其它實例中，在5-15mN/m下在朗繆爾單分子層表面膜秤上保持30分鐘之后，大環(huán)模塊組合物保持了膜面積的至少95％。在另一個實例中，在5-15mN/m下在朗繆爾單分子層表面膜秤上保持30分鐘之后，大環(huán)模塊組合物保持了膜面積的至少98％。在一些實例中，環(huán)狀合成子各自獨立地選自苯，環(huán)己二烯，環(huán)己烯，環(huán)己烷，環(huán)戊二烯，環(huán)戊烯，環(huán)戊烷，環(huán)庚烷，環(huán)庚烯，環(huán)庚二烯，環(huán)庚三烯，環(huán)辛烷，環(huán)辛烯，環(huán)辛二烯，環(huán)辛三烯，環(huán)辛四烯，萘，蒽，亞苯基，菲蒽，芘，苯并菲，菲，吡啶，嘧啶，噠嗪，聯苯基，雙吡啶基，十氫化萘，哌啶，吡咯烷，嗎啉，哌嗪，吡唑烷，奎寧環(huán)，四氫吡喃，二噁烷，四氫噻吩，四氫呋喃，吡咯，三蝶烯，金剛烷，雙環(huán)[2.2.1]庚烷，雙環(huán)[2.2.1]庚烯，雙環(huán)[2.2.2]辛烷，雙環(huán)[2.2.2]辛烯，雙環(huán)[3.3.0]辛烷，雙環(huán)[3.3.0]辛烯，雙環(huán)[3.3.1]壬烷，雙環(huán)[3.3.1]壬烯，雙環(huán)[3.2.2]壬烷，雙環(huán)[3.2.2]壬烯，雙環(huán)[4.2.2]癸烷，7-氮雜雙環(huán)[2.2.1]庚烷，1，3-二氮雜雙環(huán)[2.2.1]庚烷，和螺[4.4]壬烷。在其它的實例中，各個偶合的環(huán)狀合成子通過選自如下的連接基獨立地偶聯于兩個相鄰的合成子上(a)縮合的連接基，和(b)選自下列這些中的連接基-NRC(O)-，-OC(O)-，-O-，-S-S-，-S-，-NR-，-(CRR′)p-，-CH2NH-，-C(O)S-，-C(O)O-，-C≡C-，-C≡C-C≡C-，-CH(OH)-，-HC＝CH-，-NHC(O)NH-，-NHC(O)O-，-NHCH2NH-，-NHCH2CH(OH)CH2NH-，-N＝CH(CH2)pCH＝N-，-CH2CH(OH)CH2-，-N＝CH(CH2)hCH＝N-，其中h是1-4，-CH＝N-NH-，-OC(O)O-，-OP(O)(OH)O-，-CH(OH)CH2NH-，-CH(OH)CH2-，-CH(OH)C(CH3)2C(O)O-，其中G是鹵素，和其中p是1-6，其中R和R’各自獨立地選自氫和烷基；其中該連接基獨立地以兩種可能的構型進行構型設計，這兩種構型相對于它偶聯在一起的合成子而言是正向和反向，如果兩種構型是不同結構的話；其中Q是由該連接基所連接的合成子中的一個。在其它的實例中，閉環(huán)組合物可以由以下結構式組成其中J是2-23；Q1是獨立選自下列各組中的合成子(a)在1，2-苯基位置上偶聯于連接基L上的苯基合成子，(b)在1，3-苯基位置上偶聯于連接基L上的苯基合成子，(c)除苯基合成子以外的芳基合成子，(d)除了吡啶鎓合成子以外的雜芳基合成子，(e)飽和環(huán)烴合成子，(f)不飽和環(huán)烴合成子，(g)飽和雙環(huán)烴合成子，和(h)不飽和雙環(huán)烴合成子；(i)飽和多環(huán)烴合成子，和(j)不飽和多環(huán)烴合成子；其中不偶聯于連接基L上的各Q1的環(huán)位置被氫或含有選自C、H、N、O、Si、P、S、B、Al、鹵素中的原子及堿金屬和堿土金屬族中的金屬的官能團取代；Q2是獨立地選自以下這些中的合成子(a)除苯基合成子和在2，7-萘基位置上偶聯于連接基L上的萘合成子以外的芳基合成子，(b)除在2，6-吡啶基位置上偶聯于連接基L上的吡啶合成子以外的雜芳基合成子，(c)除在1，2-環(huán)己基位置上偶聯于連接基L上的環(huán)己烷合成子以外的飽和環(huán)烴合成子，(d)除在2，5-吡咯位置上偶聯于連接基L上的吡咯合成子以外的不飽和環(huán)烴合成子，(e)飽和雙環(huán)烴合成子，(f)不飽和雙環(huán)烴合成子，(g)飽和多環(huán)烴合成子，和(h)不飽和多環(huán)烴合成子；其中不偶聯于L的Q2的環(huán)位置被氫或含有選自C、H、N、O、Si、P、S、B、Al、鹵素中的原子及堿金屬和堿土金屬族中的金屬的官能團取代；L是在合成子之間的連接基，各連接基選自(a)縮合的連接基，和(b)選自下列的連接基-NRC(O)-，-OC(O)-，-O-，-S-S-，-S-,-NR-，-(CRR′)p-，-CH2NH-，-C(O)S-，-C(O)O-，-C≡C-，-C≡C-C≡C-，-CH(OH)-，-HC＝CH-，-NHC(O)NH-，-NHC(O)O-，-NHCH2NH-，-NHCH2CH(OH)CH2NH-，-N＝CH(CH2)pCH＝N-，-CH2CH(OH)CH2-，-N＝CH(CH2)hCH＝N-，其中h是1-4，-CH＝N-NH-，-OC(O)O-，-OP(O)(OH)O-，-CH(OH)CH2NH-，-CH(OH)CH2-，-CH(OH)C(CH3)2C(O)O-，其中G是鹵素和其中p是1-6；其中R和R’各自獨立地選自氫和烷基；其中該連接基L獨立地以兩種可能的構型，相對于它偶聯在一起的合成子而言是正反向，如果兩種構型是不同的結構的話，進行構型設計；其中y是1或2，和Qy各自獨立地是被該連接基連接的Q1或Q2合成子中的一個。在一些實例中，該官能團各自獨立地選自氫，活化酸，-OH，-C(O)OH，-C(O)H，-C(O)OCH3，-C(O)Cl，-NRR，-NRRR+，-MgX，-Li，-OLi，-OK，-ONa，-SH，-C(O)(CH2)2C(O)OCH3，-NH-烷基-C(O)CH2CH(NH2)CO2-烷基，-CH＝CH2，-CH＝CHR，-CH＝CR2，4-乙烯基芳基，-C(O)CH＝CH2，-NHC(O)CH＝CH2，-C(O)CH＝CH(C6H5)，-OH，-OC(O)(CH2)2C(O)OCH3，-OC(O)CH＝CH2，和-P(O)(OH)(OX)，-P(＝O)(O-)O(CH2)sNR3+；其中R各自獨立地選自氫和1-6C烷基；X是選自Cl、Br和I；r是1-50；和s是1-4。在另一個實例中，閉環(huán)組合物包括以下結構式其中J是2-23；Q1是各自獨立地選自以下這些中的合成子(a)在1，2-苯基位置上偶聯于連接基L上的苯基合成子，(b)在1，3-苯基位置上偶聯于連接基L上的苯基合成子，和(c)在1，2-環(huán)己基位置上偶聯于連接基L上的環(huán)己烷合成子；其中不偶聯于連接基L上的各Q1的環(huán)位置被氫或含有選自C、H、N、O、Si、P、S、B、Al、鹵素中的原子及堿金屬和堿土金屬族中的金屬的官能團取代；Q2是在1，2-環(huán)己基位置上偶聯于連接基L上的環(huán)己烷合成子；其中不偶聯于L上的Q2的環(huán)位置被含有選自C、H、N、O、Si、P、S、B、Al、鹵素中的原子和堿金屬和堿土金屬族中的金屬的官能團取代；L是在合成子之間的連接基，各連接基選自(a)縮合的連接基，和(b)選自下列的連接基-NRC(O)-，-OC(O)-，-O-，-S-S-，-S-，-NR-，-(CRR′)p-，-CH2NH-，-C(O)S-，-C(O)O-，-C≡C-，-C≡C-C≡C-，-CH(OH)-，-HC＝CH-，-NHC(O)NH-，-NHC(O)O-，-NHCH2NH-，-NHCH2CH(OH)CH2NH-，-N＝CH(CH2)pCH＝N-，-CH2CH(OH)CH2-，-N＝CH(CH2)hCH＝N-，其中h是1-4，-CH＝N-NH-，-OC(O)O-，-OP(O)(OH)O-，-CH(OH)CH2NH-，-CH(OH)CH2-，-CH(OH)C(CH3)2C(O)O-，其中G是鹵素，和其中p是1-6；其中R和R’各自獨立地選自氫和烷基；其中該連接基L獨立地以兩種可能的構型進行構型設計，這兩種構型相對于它偶聯在一起的合成子而言是正反向，如果兩種構型是不同的結構的話；其中y是1或2，和Qy各自獨立地是被該連接基連接的Q1或Q2合成子中的一個。在一些情況下，該官能團各自獨立地選自氫，活化酸，-OH，-C(O)OH，-C(O)H，-C(O)OCH3，-C(O)C1，-NRR，-NRRR+，-MgX，-Li，-OLi，-OK，-ONa，-SH，-C(O)(CH2)2C(O)OCH3，-NH-烷基-C(O)CH2CH(NH2)CO2-烷基，-CH＝CH2，-CH＝CHR，-CH＝CR2，4-乙烯基芳基，-C(O)CH＝CH2，-NHC(O)CH＝CH2，-C(O)CH＝CH(C6H5)，-OH，-OC(O)(CH2)2C(O)OCH3，-OC(O)CH＝CH2，和-P(O)(OH)(OX)，-P(＝O)(O-)O(CH2)sNR3+；其中R各自獨立地選自氫和1-6C烷基；X是選自Cl，Br，和I；r是1-50；和s是1-4。在另一個實施方案中是下列通式的閉環(huán)組合物其中J是2-23；Q1是獨立選自下列這些中的合成子(a)在1，1-苯基位置上偶聯于連接基L上的苯基合成子，(b)除苯基合成子以外的芳基合成子，(c)雜芳基合成子，(d)飽和環(huán)烴合成子，(e)不飽和環(huán)烴合成子，(f)飽和雙環(huán)烴合成子，(g)不飽和雙環(huán)烴合成子，和(h)飽和多環(huán)烴合成子，和(i)不飽和多環(huán)烴合成子；其中至少一個Q1是在1，4-苯基位置偶聯于連接基L上的苯基合成子，和其中不偶聯于連接基L上的各Q1的環(huán)位置被含有選自C、H、N、O、Si、P、S、B、Al、鹵素中的原子及堿金屬和堿土金屬族中的金屬的官能團取代；Q2是獨立選自下列這些中的合成子(a)除了苯基合成子和在2，7-萘基位置偶聯于連接基L上的萘合成子以外的芳基合成子，(b)雜芳基合成子，(c)除了在1，2-環(huán)己基位置偶聯于連接基L上的環(huán)己烷合成子以外的飽和環(huán)烴合成子，(d)不飽和環(huán)烴合成子，(e)飽和雙環(huán)烴合成子，(f)不飽和雙環(huán)烴合成子，(g)飽和多環(huán)烴合成子，和(h)不飽和多環(huán)烴合成子；其中不偶聯于L的Q2的環(huán)位置被氫或含有選自C、H、N、O、Si、P、S、B、Al、鹵素中的原子及堿金屬和堿土金屬族中的金屬的官能團取代；L是在合成子之間的連接基，各連接基選自(a)縮合的連接基，和(b)選自下列的連接基-NRC(O)-，-OC(O)-，-O-，-S-S-，-S-，-NR-，-(CRR′)p-，-CH2NH-，-C(O)S-，-C(O)O-，-C≡C-，-C≡C-C≡C-，-CH(OH)-，-HC＝CH-，-NHC(O)NH-，-NHC(O)O-，-NHCH2NH-，-NHCH2CH(OH)CH2NH-，-N＝CH(CH2)pCH＝N-，-CH2CH(OH)CH2-，-N＝CH(CH2)hCH＝N-，其中h是1-4，-CH＝N-NH-，-OC(O)O-，-OP(O)(OH)O-，-CH(OH)CH2NH-，-CH(OH)CH2-，-CH(OH)C(CH3)2C(O)O-，其中G是鹵素，和其中p是1-6；其中R和R’各自獨立地選自氫和烷基；其中該連接基L獨立地以兩種可能的構型進行構型設計，這兩種構型相對于它偶聯在一起的合成子而言是正反向，如果兩種構型是不同的結構的話；其中y是1或2，和Qy各自獨立地是被該連接基連接的Q1或Q2合成子中的一個。在其它的實施方案中是下列通式的閉環(huán)組合物其中Q是J是1-22，和n是1-24；X和Rn各自獨立地選自官能團，該官能團含有選自C、H、N、O、Si、P、S、B、Al、鹵素中的原子和堿金屬和堿土金屬族中的金屬；Z各自獨立地是氫或親油基團；L是在合成子之間的連接基，該連接基各自獨立地選自(a)縮合的連接基，和(b)選自下列這些中的連接基-N＝CR-，-NRC(O)-，-OC(O)-，-O-，-S-S-，-S-，-NR-，-(CRR′)p-o，-CH2NH-，-C(O)S-，-C(O)O-，-C≡C-，-C≡C-C≡C-，-CH(OH)-，-HC＝CH-，-NHC(O)NH-，-NHC(O)O-，-NHCH2NH-，-NHCH2CH(OH)CH2NH-，-N＝CHCH2CH＝N-，-N＝CH(CH2)hCH＝N-，其中h是1-4，-CH＝N-NH-，-OC(O)O-，-P(O)(OH)2O-，-CH(OH)CH2NH-，-CH(OH)CH2-，-CH(OH)C(CH3)2C(O)O-，和其中p是1-6；其中R和R’各自獨立地選自氫和烷基；其中連接基L各自獨立地以兩種可能的構型進行構型設計，這兩種構型相對于它偶聯在一起的合成子而言是正反向，如果兩種構型是不同的結構的話。在一個實施方案中，X和Rn各自獨立地選自氫，活化酸，-OH，-C(O)OH，-C(O)H，-C(O)OCH3，-C(O)Cl，-NRR，-NRRR+，-MgX，-Li，-OLi，-OK，-ONa，-SH，-C(O)(CH2)2C(O)OCH3，-NH-烷基-C(O)CH2CH(NH2)CO2-烷基，-CH＝CH2，-CH＝CHR，-CH＝CR2，4-乙烯基芳基，-C(O)CH＝CH2，-NHC(O)CH＝CH2，-C(O)CH＝CH(C6H5)，-OH，-OC(O)(CH2)2C(O)OCH3，-OC(O)CH＝CH2，和-P(O)(OH)(OX)，-P(＝O)(O-)O(CH2)sNR3+；其中R各自獨立地選自氫和1-6C烷基；X是選自Cl、Br和I；r是1-50；和s是1-4。在另一個實施方案中是下列通式的閉環(huán)組合物其中Q是J是1-22，和n是1-48；X和Rn各自獨立地選自官能團，該官能團含有選自C、H、N、O、Si、P、S、B、Al、鹵素中的原子，和堿金屬和堿土金屬族中的金屬；Z各自獨立地是氫或親油基團；L是在合成子之間的連接基，該連接基各自獨立地選自(a)縮合的連接基，和(b)選自下列這些中的連接基-NRC(O)-，-OC(O)-，-O-，-S-S-，-S-，-NR-，-(CRR′)p-，-CH2NH-，-C(O)S-，-C(O)O-，-C≡C-，-C≡C-C≡C-，-CH(OH)-，-HC＝CH-，-NHC(O)NH-，-NHC(O)O-，-NHCH2NH-，-NHCH2CH(OH)CH2NH-，-N＝CH(CH2)pCH＝N-，-CH2CH(OH)CH2-，-N＝CH(CH2)hCH＝N-，其中h是1-4，-CH＝N-NH-，-OC(O)O-，-OP(O)(OH)O-，-CH(OH)CH2NH-，-CH(OH)CH2-，-CH(OH)C(CH3)2C(O)O-，其中G是鹵素，和其中p是1-6；其中R和R’各自獨立地選自氫和烷基；其中連接基L各自獨立地以兩種可能的構型進行構型設計，這兩種構型相對于它偶聯在-起的合成子而言是正反向，如果兩種構型是不同的結構的話。在另一個實施方案中，X和Rn各自獨立地選自氫，活化酸，-OH，-C(O)OH，-C(O)H，-C(O)OCH3，-C(O)Cl，-NRR，-NRRR+，-MgX，-Li，-OLi，-OK，-ONa，-SH，-C(O)(CH2)2C(O)OCH3，-NH-烷基-C(O)CH2CH(NH2)CO2-烷基，-CH＝CH2，-CH＝CHR，-CH＝CR2，4-乙烯基芳基，-C(O)CH＝CH2，-NHC(O)CH＝CH2，-C(O)CH＝CH(C6H5)，-OH，-OC(O)(CH2)2C(O)OCH3-OC(OC)CH=CH2，和-P(O)(OH)(OX)，-P(＝O)(O-)O(CH2)sNR3+；其中R各自獨立地選自氫和1-6C烷基；X是選自Cl、Br和I；r是1-50；和s是1-4。在另一個實施方案中，閉環(huán)組合物可具有下列通式Q是J是1-11，和n是1-12；X和Rn各自獨立地選自氫，活化酸，-OH，-C(O)OH，-C(O)H，-C(O)OCH3，-C(O)Cl，-NRR，-NRRR+，-MgX，-Li，-OLi，-OK，-ONa，-SH，-C(O)(CH2)2C(O)OCH3，-NH-烷基-C(O)CH2CH(NH2)CO2-烷基，-CH＝CH2，-CH＝CHR，-CH＝CR2，4-乙烯基芳基，-C(O)CH＝CH2，-NHC(O)CH＝CH2，-C(O)CH＝CH(C6H5)，-OH，-OC(O)(CH2)2C(O)OCH3，-OC(O)CH＝CH2，和-P(O)(OH)(OX)，-P(＝O)(O-)O(CH2)sNR3+；其中R各自獨立地選自氫和1-6C烷基；X是選自Cl，Br，和I；r是1-50；和s是1-4；Z各自獨立地是氫或親油基團；L是在合成子之間的連接基，各連接基獨立地選自(a)縮合的連接基，和(b)選自下列的連接基-NRC(O)-，-OC(O)-，-O-，-S-S-，-S-，-NR-，-(CRR′)p-，-CH2NH-，-C(O)S-，-C(O)O-，-C≡C-，-C≡C-C≡C-，-CH(OH)-，-HC＝CH-，-NHC(O)NH-，-NHC(O)O-，-NHCH2NH-，-NHCH2CH(OH)CH2NH-，-N＝CH(CH2)pCH＝N-，-CH2CH(OH)CH2-，-N＝CH(CH2)hCH＝N-，其中h是1-4，-CH＝N-NH-，-OC(O)O-，-OP(O)(OH)O-，-CH(OH)CH2NH-，-CH(OH)CH2-，-CH(OH)C(CHX)2C(O)O-，其中G是鹵素，和其中p是1-6；其中R和R’各自獨立地選自氫和烷基；其中連接基L各自獨立地以兩種可能的構型，相對于它偶聯在一起的合成子而言是正反向，如果兩種構型是不同的結構的話，進行構型設計。在另一個實施方案中，閉環(huán)組合物可具有下列通式其中Q是J是1-11，和n是1-12；X和Rn各自獨立地選自氫，活化酸，-OH，-C(O)OH，-C(O)H，-C(O)OCH3，-C(O)Cl，-NRR，-NRRR+，-MgX，-Li，-OLi，-OK，-ONa，-SH，-C(O)(CH2)2C(O)OCH3，-NH-烷基-C(O)CH2CH(NH2)CO2-烷基，-CH＝CH2，-CH＝CHR，-CH＝CR2，4-乙烯基芳基，-C(O)CH＝CH2，-NHC(O)CH＝CH2，-C(O)CH＝CH(C6H5)，-OH，-OC(O)(CH2)2C(O)OCH3，-OC(O)CH＝CH2，和-P(O)(OH)(OX)，-P(＝O)(O-)O(CH2)sNR3+；其中R各自獨立地選自氫和1-6C烷基；X是選自Cl，Br，和I；r是1-50；和s是1-4；Z各自獨立地是氫或親油基團；L是在合成子之間的連接基，各連接基獨立地選自(a)縮合的連接基，和(b)選自下列的連接基-NRC(O)-，-OC(O)-，-O-，-S-S-，-S-，-NR-，-(CRR′)p-，-CH2NH-，-C(O)S-，-C(O)O-，-C≡C-，-C≡C-C≡C-，-CH(OH)-，-HC＝CH-，-NHC(O)NH-，-NHC(O)O-，-NHCH2NH-，-NHCH2CH(OH)CH2NH-，-N＝CH(CH2)pCH＝N-，-CH2CH(OH)CH2-，-N＝CH(CH2)hCH＝N-，其中h是1-4，-CH＝N-NH-，-OC(O)O-，-OP(O)(OH)O-，-CH(OH)CH2NH-，-CH(OH)CH2-，-CH(OH)C(CH3)2C(O)O-，其中G是鹵素，和其中p是1-6；其中R和R’各自獨立地選自氫和烷基；其中連接基L各自獨立地以兩種可能的構型進行構型設計，這兩種構型相對于它偶聯在一起的合成子而言是正反向，如果兩種構型是不同的結構的話。在另一個實施方案中，閉環(huán)組合物可具有下列通式其中Q是J是1-11，和n是1-12；X是-NX1-或-CX2X3，其中X1選自氨基酸殘基，-CH2C(O)CH2CH(NH2)CO2-烷基，和-C(O)CH＝CH2；X2和X3各自獨立地選自H，-OH，-NH2，-SH，-(CH2)tOH，-(CH2)tNH2和-(CH2)tSH，其中t是1-4，以及X2和X3不都是氫；Rn各自獨立地選自氫，活化酸，-OH，-C(O)OH，-C(O)H，-C(O)OCH3，-C(O)Cl，-NRR，-NRRR+，-MgX，-Li，-OLi，-OK，-ONa，-SH，-C(O)(CH2)2C(O)OCH3，-NH-烷基-C(O)CH2CH(NH2)CO2-烷基，-CH＝CH2，-CH＝CHR，-CH＝CR2，4-乙烯基芳基，-C(O)CH＝CH2，-NHC(O)CH＝CH2，-C(O))CH＝CH(C6H5)，-OH，-OC(O)(CH2)2C(O)OCH3，-OC(O)CH＝CH2，和-P(O)(OH)(OX)，-P(＝O)(O-)O(CH2)sNR3+；其中R各自獨立地選自氫和1-6C烷基；X是選自Cl、Br和I；1-50；和s是1-4；Z各自獨立地是氫或親油基團；L是在合成子之間的連接基，各連接基獨立地選自(a)縮合的連接基，和(b)選自下列的連接基-NRC(O)-，-OC(O)-，-O-，-S-S-，-S-，-NR-，-(CRR′)p-，-CH2NH-，-C(O)S-，-C(O)O-，-C≡C-，-C≡C-C≡C-，-CH(OH)-，-HC＝CH-，-NHC(O)NH-，-NHC(O)O-，-NHCH2NH-，-NHCH2CH(OH)CH2NH-，-N＝CH(CH2)PCH＝N-，-CH2CH(OH)CH2-，-N＝CH(CH2)hCH＝N-，其中h是1-4，-CH＝N-NH-，-OC(O)O-，-OP(O)(OH)O-，-CH(OH)CH2NH-，-CH(OH)CH2-，-CH(OH)C(CH3)2C(O)O-，其中G是鹵素，和其中p是1-6；其中R和R’各自獨立地選自氫和烷基；其中連接基L各自獨立地以兩種可能的構型進行構型設計，這兩種構型相對于它偶聯在一起的合成子而言是正反向，如果兩種構型是不同的結構的話。在另一個實施方案中，閉環(huán)結構可具有下列通式其中Q是J是1-11，和n是1-12；X和Rn各自獨立地選自氫，活化酸，-OH，-C(O)OH，-C(O)H，-C(O)OCH3，-C(O)Cl，-NRR，-NRRR+，-MgX，-Li，-OLi，-OK，-ONa，-SH，-C(O)(CH2)2C(O)OCH3，-NH-烷基-C(O)CH2CH(NH2)CO2-烷基，-CH＝CH2，-CH＝CHR，-CH＝CR2，4-乙烯基芳基，-C(O)CH＝CH2，-NHC(O)CH＝CH2，-C(O)CH＝CH(C6H5)，-OH，-OC(O)(CH2)2C(O)OCH3，-OC(O)CH＝CH2，和-P(O)(OH)(OX)，-P(＝O)(O-)O(CH2)sNR3+；其中R各自獨立地選自氫和1-6C烷基；X是選自Cl，Br和I；r是1-50；和s是1-4；Z和Y各自獨立地是氫或親油基團；L是在合成子之間的連接基，各連接基獨立地選自(a)縮合的連接基，和(b)選自下列的連接基-NRC(O)-，-OC(O)-，-O-，-S-S-，-S-，-NR-，-(CRR′)p-，-CH2NH-，-C(O)S-，-C(O)O-，-C≡C-，-C≡C-C≡C-，-CH(OH)-，-HC＝CH-，-NHC(O)NH-，-NHC(O)O-，-NHCH2NH-，-NHCH2CH(OH)CH2NH-，-N＝CH(CH2)pCH＝N-，-CH2CH(OH)CH2-，-N＝CH(CH2)hCH＝N-，其中h是1-4，-CH＝N-NH-，-OC(O)O-，-OP(O)(OH)O-，-CH(OH)CH2NH-，-CH(OH)CH2-，-CH(OH)C(CH3)2C(O)O-，其中G是鹵素，和其中p是1-6；其中R和R’各自獨立地選自氫和烷基；其中連接基L各自獨立地以兩種可能的構型進行構型設計，這兩種構型相對于它偶聯在一起的合成子而言是正反向，如果兩種構型是不同的結構的話。在另一個實施方案中，閉環(huán)結構可具有下列通式其中Q是J是1-11，和n是1-12；X和Rn各自獨立地選自氫，活化酸，-OH，-C(O)OH，-C(O)H，-C(O)OCH3，-C(O)Cl，-NRR，-NRRR+，-MgX，-Li，-OLi，-OK，-ONa，-SH，-C(O)(CH2)2C(O)OCH3，-NH-烷基-C(O)CH2CH(NH2)CO2-烷基，-CH＝CH2，-CH＝CHR，-CH＝CR2，4-乙烯基芳基，-C(O)CH＝CH2，-NHC(O)CH＝CH2，-C(O)CH＝CH(C6H5)，-OH，-OC(O)(CH2)2C(O)OCH3，-OC(O)CH＝CH2，和-P(O)(OH)(OX)，-P(＝O)(O-)O(CH2)sNR3+；其中R各自獨立地選自氫和1-6C烷基；X是選自Cl，Br，和I；r是1-50；和s是1-4；Z和Y各自獨立地是氫或親油基團；L是在合成子之間的連接基，各連接基獨立地選自(a)縮合的連接基，和(b)選自下列的連接基-NRC(O)-，-OC(O)-，-O-，-S-S-，-S-，-NR-，-(CRR′)p-，-CH2NH-，-C(O)S-，-C(O)O-，-C≡C-，-C≡C-C≡C-，-CH(OH)-，-HC＝CH-，-NHC(O)NH-，-NHC(O)O-，-NHCH2NH-，-NHCH2CH(OH)CH2NH-，-N＝CH(CH2)pCH＝N-，-CH2CH(OH)CH2-，-N＝CH(CH2)hCH＝N-，其中h是1-4，-CH＝N-NH-，-OC(O)O-，-OP(O)(OH)O-，-CH(OH)CH2NH-，-CH(OH)CH2-，-CH(OH)C(CH3)2C(O)O-，其中G是鹵素，其中p是1-6；其中R和R’各自獨立地選自氫和烷基；其中連接基L各自獨立地以兩種可能的構型進行構型設計，這兩種構型相對于它偶聯在一起的合成子而言是正反向，如果兩種構型是不同的結構的話。在一個變型中，大環(huán)模塊可以是下列通式的閉環(huán)組合物其中閉環(huán)包括總共3-24個合成子Q；J是2-23；Q1是各自獨立選自下列這些中的合成子(a)芳基合成子，(b)雜芳基合成子，(c)飽和環(huán)烴合成子，(d)不飽和環(huán)烴合成子，(e)飽和雙環(huán)烴合成子，(f)不飽和雙環(huán)烴合成子，(g)飽和多環(huán)烴合成子，和(h)不飽和多環(huán)烴合成子；其中不偶聯于連接基L上的各Q1的環(huán)位置被氫或含有選自C、H、N、O、Si、P、S、B、Al、鹵素中的原子及堿金屬和堿土金屬族中的金屬的官能團取代；Q2是獨立選自下列這些中的合成子(a)芳基合成子，(b)雜芳基合成子，(c)飽和環(huán)烴合成子，(d)不飽和環(huán)烴合成子，(e)飽和雙環(huán)烴合成子，(f)不飽和雙環(huán)烴合成子，(g)飽和多環(huán)烴合成子，和(h)不飽和多環(huán)烴合成子；其中不偶聯于連接基L的Q2的環(huán)位置被氫或含有選自C、H、N、O、Si、P、S、B、Al、鹵素中的原子以及堿金屬和堿土金屬族中的金屬的官能團取代；L是在合成子之間的連接基，各連接基獨立地選自合成子-合成子，-NRC(O)-，-OC(O)-，-O-，-S-S-，-S-，-NR-，-(CRR′)p-，-CH2NH-，-C(O)S-，-C(O)O-，-C≡-C-，-C≡C-C≡C-，-CH(OH)-，-HC＝CH-，-NHC(O)NH-，-NHC(O)O-，-NHCH2NH-，-NHCH2CH(OH)CH2NH-，-N＝CH(CH2)pCH＝N-，-CH2CH(OH)CH2-，-N＝CH(CH2)hCH＝N-，其中h是1-4，-CH＝N-NH-，-OC(O)O-，-OP(O)(OH)O-，-CH(OH)CH2NH-，-CH(OH)CH2-，-CH(OH)C(CH3)2C(O)O-，其中G是鹵素，和其中p是1-6，其中R和R’各自獨立地選自氫和烷基；其中連接基L各自獨立地根據Q1和Q2合成子來進行構型設計，各L具有相對于它所偶聯在一起的合成子的兩種可能構型的任何一種，即相對于它所偶聯的緊密相鄰的合成子而言的連接基的正向和反向構型，例如Q1a-NHC(O)-Q1b和Q1a-C(O)NH-Q1b，如果該兩種構型是在異構上不同的結構的話。當獨立選擇時，合成子Q1可以是如上所述的任何環(huán)狀合成子，使得J個合成子Q1可以任意順序在該閉環(huán)中定位，例如，環(huán)己基--1，2-苯基--哌啶基--1，2-苯基--1，2-苯基--環(huán)己基等等，和J個連接基L也可以在該閉環(huán)內獨立選擇和構型設計。用該通式表示和包含的大環(huán)模塊包括所涉及的合成子的所有立體異構體，使得合成子的各閉環(huán)組合物包括了各種各樣的大環(huán)模塊的立體異構體。制備大環(huán)模塊組合物的方法可以包括例如(a)提供多個第一環(huán)狀合成子；(b)讓多個第二環(huán)狀合成子與第一環(huán)狀合成子接觸；(c)分離該大環(huán)模塊組合物。在一些實施方案中，該方法可以進一步包括讓連接劑分子與(a)或(b)中的混合物接觸。制備組合物的另一種方法，該組合物用于輸送所選擇的物質通過該組合物，該方法包括選擇第一環(huán)狀合成子，其中第一環(huán)狀合成子被至少一個官能團取代，該官能團包括含有選自C、H、N、O、Si、P、S、B、Al、鹵素中的元素和堿金屬和堿土金屬族中的金屬的官能團；選擇兩個到約二十三個附加環(huán)狀合成子；將第一環(huán)狀合成子和附加環(huán)狀合成子引入到大環(huán)模塊組合物中，該組合物包括三個到約二十四個經過偶聯形成確定孔隙的閉環(huán)的環(huán)狀合成子；其中第一環(huán)狀合成子的至少一個官能團位于大環(huán)模塊組合物的孔隙處并加以選擇來輸送所選擇的物質通過孔隙。制造大環(huán)模塊組合物的另一種方法包括(a)提供多個第一環(huán)狀合成子；(b)讓多個第二環(huán)狀合成子與第一環(huán)狀合成子接觸；(C)讓多個第一環(huán)狀合成子與(b)的混合物接觸。制造大環(huán)模塊組合物的另一種方法包括(a)提供多個第一環(huán)狀合成子；(b)讓多個第二環(huán)狀合成子與第一環(huán)狀合成子接觸；(C)讓多個第三環(huán)狀合成子與(b)的混合物接觸。在一些實施方案中，該方法可以進一步包括將環(huán)狀合成子或偶聯的合成子擔載在固相上。制造大環(huán)模塊組合物的另一種方法包括(a)讓多個環(huán)狀合成子與金屬配合物模板接觸；(b)分離該大環(huán)模塊組合物。大環(huán)模塊可以包括用于將該大環(huán)模塊偶聯于固體表面、基材或載體的官能團。可以用于與基材或表面偶聯的大環(huán)模塊的官能團的例子包括胺，羧酸，羧酸酯，二苯甲酮和其它光活化交聯劑，醇，二醇，乙烯基，苯乙烯基，烯烴苯乙烯基，環(huán)氧化物，硫醇，鹵化鎂或格利雅試劑，丙烯酸酯，丙烯酰胺，二烯烴，醛，和它們的混合物。這些官能團可以偶聯于大環(huán)模塊的閉環(huán)，并且可以任選通過間隔基來連接。固體表面的例子包括金屬表面，陶瓷表面，聚合物表面，半導體表面，硅晶片表面，礬土表面等等?？梢杂脕砼c基材或表面偶聯的大環(huán)模塊的官能團的實例進一步包括在表5和6的左側欄內描述的那些。引發(fā)模塊與基材偶聯的方法包括化學法，熱法，光化學法，電化學法和輻照法。間隔基的實例包括聚氧化乙烯，聚氧化丙烯，多糖，聚賴氨酸，多肽，聚(氨基酸)，聚乙烯吡咯烷酮，聚酯，聚氯乙烯，聚偏二氟乙烯，聚乙烯基醇，聚氨酯，聚酰胺，聚酰亞胺，聚砜，聚醚砜，聚磺酰胺和聚亞砜。大環(huán)模塊孔隙各大環(huán)模塊可以在其結構中包括孔隙?？紫兜拇笮】梢詻Q定能通過該大環(huán)模塊的分子或其它物質的尺寸。大環(huán)模塊內的孔隙的尺寸可以取決于用于制備大環(huán)模塊的合成子的結構，在合成子之間的連接基，模塊中合成子的數目，用于制備大環(huán)模塊的任何連接分子的結構，以及不論是在大環(huán)模塊的制備中固有的還是在后面步驟或改性中增加的大環(huán)模塊的其它結構特征。大環(huán)模塊的立體異構還可以通過改變用于制備大環(huán)模塊閉環(huán)的各合成子的立體異構體來調節(jié)大環(huán)模塊孔隙的尺寸。大環(huán)模塊內的孔的尺寸可以通過改變用于形成大環(huán)模塊的合成子的組合，或通過改變閉環(huán)中的合成子的數目來改變?？椎某叽邕€可以通過合成子或連接基上的取代基來改變。因此可以使孔足夠大或足夠小，以便獲得通過該孔輸送物質的效果?？梢酝ㄟ^大環(huán)模塊的孔輸送的物質包括原子，分子，生物分子，離子，帶電粒子和光子。物質的大小不是它是否能通過大環(huán)模塊的孔的唯一決定因素。位于大環(huán)模塊的孔結構內或附近的基團或結構部分可以通過各種機理調節(jié)或影響物質通過孔隙的輸送。例如，物質通過孔隙的輸送可以受到與該物質相互作用的大環(huán)模塊的基團的影響，受離子或其它相互作用比如螯合基團的作用影響，或受絡合這些物質的作用的影響。例如，帶電荷的基團比如羧酸根陰離子或銨基團可以偶聯帶反電荷的物質并影響它的輸送。大環(huán)模塊中合成子的取代基可以影響物質在大環(huán)模塊孔隙中的通過。使大環(huán)模塊孔的親水性或親油性增強或降低的原子基團可以影響物質通過孔隙的輸送。原子或原子基團可以位于孔隙內部或附近，從而在空間上減慢或堵塞物質在孔隙中通過。例如，羥基或烷氧基可以與環(huán)狀合成子偶聯和定位于大環(huán)模塊結構的孔隙內，或者可以與合成子之間的連接基偶聯并定位于孔隙中。各種各樣的官能團可以用來在空間上減慢或阻斷物質通過孔隙，包括含有選自C、H、N、O、Si、P、S、B、Al、鹵素以及堿金屬和堿土金屬族的金屬中的原子的官能團。阻斷和減慢物質通過孔隙可以包括通過空間阻擋來減小孔隙的尺寸，以及通過形成非線性的孔通路和提供官能團和所要減慢輸送的物質之間的相互作用來減慢物質的通過。用于確定孔隙及其內部結構的大環(huán)模塊的部分的立體化學結構也影響輸送。影響物質通過大環(huán)模塊孔隙輸送的任何基團或結構部分可以作為用于制備大環(huán)模塊的合成子的一部分引入，或可以通過各種方式后來添加。例如，S7-1可以與ClC(O)(CH2)2C(O)OCH2CH3反應，從而將苯酚基團轉化為琥珀酰酯基。此外，部分柔性的大環(huán)模塊的合成子和連接基的分子動態(tài)運動可以影響物質通過模塊孔隙的輸送。輸送特性不能僅僅用大環(huán)模塊本身的結構來描述，因為所要通過孔隙輸送的物質的壓力影響了大環(huán)模塊的柔性、構象和動態(tài)運動。通常，溶劑也可以影響溶質通過孔隙輸送。大環(huán)模塊與大環(huán)模塊的系列可以用于尺寸排阻分離，離子分離，氣體分離，對映異構體分離，小分子分離，水凈化，細菌、真菌或病毒的過濾，污水處理和毒素去除，此外還有其它用途。下列實施例進一步描述和說明在本發(fā)明范圍內的變化。在本說明書中所述的所有例子(包括上面的敘述和下面的實施例在內)僅僅為了舉例說明的目的給出，不被認為是對本發(fā)明的限制。雖然已經描述了本發(fā)明的示例性變化，但本領域的那些技術人員會認識到，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以對它們進行改造或調整，因此，本發(fā)明意圖涵蓋落入到如在所附權利要求書闡述的本發(fā)明真正范圍內的所有這些變化、調整和等效排列。這里參考的全部文件(包括申請專利，專利文獻，出版物，作品，書和專著在內)在本文中具體全面地引入供參考。實施例試劑從AldrichChemicalCompany和VWRScientificProducts獲得。反應是在氮或氬氣氛下進行，除非另作說明。水溶液的溶劑萃取物用無水硫酸鈉干燥。溶液是使用旋轉蒸發(fā)儀在減壓下濃縮。實施例1硅基片用(3-氨基丙基)三乙氧基甲硅烷(APTES)的衍生化SiO2基片首先在Piranha溶液(3∶1比率的H2SO4∶30％H2O2)中超聲波處理15分鐘。接著在Milli-Q水(＞18MΩ-cm)中進行15分鐘的超聲波處理。該衍生化步驟是在手套袋中在N2氣氛中進行。0.05mLAPTES和0.05mL吡啶被添加到9mL的甲苯中。在混合之后，立即將新清洗的SiO2基片浸入APTES溶液中10分鐘?；么罅康募妆较礈旌腿缓笥肗2干燥。沉積的APTES膜顯示了0.8-1.3nm的厚度值。實施例2將兩親性模塊六聚物1以大約1mg/ml的濃度溶于HPLC-級氯仿中。該氯仿溶液施加于在L-B貯槽(KSV，Helsinki)中的水(MilliporeMilli-Q)表面上。讓氯仿蒸發(fā)，讓兩親性模塊留在水的表面上，其中它們的親水基浸入水中和它們的親油基在空中。控制體系的溫度(大約±0.2℃)。L-B貯槽的阻隔片慢慢地壓縮(1-10mm/min)。在膜壓縮過程中使用Wilhelmy程序監(jiān)測表面壓力。等溫線的形狀證實該模塊在水的表面上形成朗繆爾膜。實施例3用DEM的六聚物1dh(朗繆爾-布羅杰特(Langmuir-Blodgett)沉積)這一制備的歷程在圖1中說明。25μl的1mg/ml濃度的六聚物1dh在氯仿中的溶液被鋪展在水亞相中(pH8.8，T＝22℃)的2mg/ml丙二酰胺酸二乙基酯(DEM)上。在等待19分鐘讓鋪展溶劑蒸發(fā)之后，該單層被壓縮和保持在5mN/m下。該亞相然后被加熱到40℃和保持大約60分鐘。在亞相的表面上形成硬化的固體納米膜，它在布儒斯特角顯微鏡圖像中表現為均勻的和均質的。當接觸到探頭時，該膜產生裂紋，正如對于直接在亞相表面上的膜所獲得的布儒斯特角顯微鏡圖像所顯示，在圖6A中作圖解說明。這表明納米膜是高度交聯的。剛性納米膜不能進行質譜分析，因為固體納米膜堵塞了儀器的輸入端。如上所制備的另一個單層通過朗繆爾-布羅杰特沉積法被轉移到Si片(通過用Piranha溶液，3∶1比率的H2SO4/30％H2O2，處理10分鐘變成親水性)上。基片以0.3mm/min的速度通過空氣-水界面。圖像橢圓光度法，如在圖6B中所說明，揭示了在硅基片上具有大約35埃高度的膜的碎裂固體島，它包括納米膜和基片的APTES涂層。固體納米膜的等壓蠕變在圖7中說明。具有以凝聚狀態(tài)在表面上取向的各個分子的、但在分子之間沒有偶聯的朗繆爾膜將在壓縮力釋放時鋪展或減壓。通過對比，已偶聯的模塊的固體納米膜隨著時間推移保持它的形狀和膜強度，甚至在溶劑存在下也是如此，如圖7中所示。上線顯示了在DEM交聯劑存在下制備的納米膜的等壓蠕變，下線顯示了在沒有交聯劑的情況下所制備的納米膜的等壓蠕變。實施例4用DEM的六聚物1dh(朗繆爾-布羅杰特(Langmuir-Blodgett)沉積)模塊互連的存在可通過傅里葉變換紅外光譜(FTIR)檢測。實施例3的納米膜的FTIR光譜在圖8中說明。在圖8A中說明了納米膜和六聚物1dh的FTIR光譜。在圖8B中說明了在24小時之后DEM的和在亞相中DEM的FTIR光譜。在FTIR中的變化顯示在六聚物1dh和DEM之間有偶聯。實施例5用DEM的六聚物1dh(朗繆爾-謝弗(Langmuir-Schaefer)沉積)25μl的六聚物1dh在氯仿中的1mg/ml溶液被鋪展在2mg/ml丙二酰胺酸二乙基酯亞相(pH＝8.8，T＝22℃)上在等待15分鐘讓鋪展溶劑蒸發(fā)之后，該單層被壓縮和保持在5mN/m下。單層通過朗繆爾-謝弗沉積法被轉移到Si片(通過用piranha溶液處理10分鐘變成親水性)上。圖像橢圓光度法揭示了在硅基片上具有大約21埃高度的完整膜，如在圖9中所說明，其中示出了納米膜的單個裂紋。實施例6與十八烷基胺的曼尼奇反應35μl的十八烷基胺在氯仿中的1mg/ml溶液被鋪展在1％甲醛亞相(pH3，T＝22℃)上。在等待15分鐘讓鋪展溶劑蒸發(fā)之后，該單層被壓縮和保持在20mN/m下。在這一表面壓力下，該膜經過大約80分鐘顯示了面積的穩(wěn)定損失，在此之后膜面積增加。在空氣-水界面上總共130分鐘后，該膜通過手工朗繆爾-布羅杰特沉積法拔出。簡言之，在通過該空氣-水界面浸漬Si片之后，該片在氯仿中振搖以除去沉積物，和該過程重復進行。然后對于氯仿溶液進行質譜分析法(ESI模式)。在將如在質譜中檢測到的兩親性分子偶聯之后在納米膜中形成的連接基的結構將在圖4的右側顯示。實施例7表面附接反應活性酯基首先，APTES改性的硅基片下降進入到pH7的22℃含水亞相中。160mL的十七烷酸甲基酯(MHD)(1mg/mLCHCl3溶液)鋪展在空氣/水界面上。在10分鐘之后，膜以3mm/min的速度被壓縮至38mN/m。在達到38mN/m之后基片以1mm/min的速度從亞相中提升出來(同時維持表面壓力為38mN/m)，導致沉積了一層的MHD。在沉積之后，一些樣品在70℃下加熱3.5hr以便在表面胺基(APTES)和MHD的酯基之間誘導反應而形成酰胺鍵。樣品在熱固化之后在CHCl3中作聲波處理，以測定表面附接的程度。如果該膜沒有與該表面反應，則這一處理會導致膜的除去?；臋E圓光度法圖像示于圖10中。在圖10A中顯示了在膜沉積之后的基片。在圖10B中顯示了在膜沉積和于70℃下加熱之后的基片。圖10B顯示，在加熱過程中發(fā)生了一些去濕，和納米膜保留在基片上。在圖10C中顯示了在膜沉積之后、在70℃下加熱之后和在用CHCl3處理之后的基片，再次表明納米膜保留在該基片上。實施例8表面附接反應活性丙烯酰基首先，SiO2基片通過使用與在用APTES衍生化(實施例6)中描述的相同的程序，用甲基丙烯酰氧基甲基三甲氧基硅烷(MAOMTMOS)的層來衍生化?；缓笙陆颠M入到pH5的22℃含水亞相中。170mL的N-十八烷基丙烯酰胺(ODAA)(1mg/mLCHCl3溶液)鋪展在空氣/水界面上。在10分鐘之后，膜以2mm/min的速度被壓縮至35mN/m。在達到35mN/m之后基片以2mm/min的速度從亞相中提升出來，導致沉積了一層的ODAA。在沉積之后一些樣品被輻照(254nm)40或220分鐘以便在表面丙烯?；?MAOMTMOS)和ODAA的丙烯酰基之間誘導偶聯。樣品在UV固化之后在CHCl3中作聲波處理，以測定表面附接的程度。如果該膜沒有與該表面反應，則這一處理會導致膜的除去?；臋E圓光度法圖像示于圖11中。在圖11A中顯示了在膜沉積和曝露于254nm的紫外線輻照40分鐘之后的基片。在圖11B中顯示了在膜沉積、輻照和在用CHCl3處理之后的基片。圖11B顯示單層偶聯到基片上。實施例9實施例3的六聚物1dh的納米膜的獨特結構示于圖12中，其中互連是通過環(huán)己基合成子由模塊的酰胺鍵來實現的。結構的模塊和空隙式的孔隙的大致尺寸是14_2，25_2和40_2。完全最小化的結構是由MM+分子力學獲得的。實施例10八聚物5jh-天冬氨酸是在凝聚的朗繆爾膜中形成并加熱至足以通過酰胺鍵引發(fā)模塊的偶聯以形成納米膜的一種溫度。八聚物5jh-天冬氨酸的納米膜的獨特結構示于圖13中，其中互連是通過哌啶合成子由模塊的天冬氨酸酰胺鍵來實現的。結構中孔隙的大致尺寸是119-200埃2。完全最小化的結構是由MM+分子力學獲得的。實施例11首先，兩個SiO2基片通過使用與在用APTES衍生化(參見實施例1)中描述的相同的程序，用丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(AOPTMOS)的層來衍生化。這些基片以及未改性的SiO2基片然后降入到維持在22℃下的H2O亞相中。隨后，該六聚物1jh-AC(1mg/mLCHCl3溶液)被鋪展在空氣/水界面上。在10分鐘之后，膜以4mm/min的速度被壓縮至30mN/m。在達到30mN/m的表面壓力之后，朗繆爾膜用來自1.5英寸距離處(在3英寸處1350μW/cm2)的254nm光輻照30分鐘。隨后，基片以1mm/min的速度從亞相中提升出來，導致沉積了一層交聯的六聚物1jh-AC。在沉積之后，沉積在AOPTMOS基片上的樣品被輻照(254nm)30分鐘，從而在表面丙烯?；?AOPTMOS)和六聚物1jh-AC的丙烯酰基之間誘發(fā)偶聯。全部樣品然后由橢圓光度法檢查以測定膜厚度值。最終，全部樣品在CHCl3中作聲波處理，以測定表面附接的程度。如果該膜沒有與該表面反應，則這一處理會導致膜的除去。沉積膜的相應朗繆爾單分子層表面膜秤面積對時間(在輻照過程中)的圖表和橢圓光度法圖像分別示于圖14和15中。沉積在MAOMTMOS改性基片上的膜的橢圓光度法圖像清楚地顯示，在CHCl3超聲波處理之后該膜仍然存在，和因此表明發(fā)生了表面附接。相反地，當沉積在MAOMTMOS改性基片上之后沒有使用UV光或當膜沉積在硅上時，橢圓光度法圖像表明沒有發(fā)生表面附接。另外，FTIR數據揭示了在六聚物1jh-AC的UV曝光之后乙烯基譜帶的損失(圖16)，表明在六聚物1jh-AC和AOPTMOS衍生化的基片之間有交聯。實施例12薄膜的過濾功能可以根據它的溶質拒斥分布來描述。一些納米膜薄膜的過濾功能在表7-8中例舉。表7G-薄膜的實例過濾功能表8T-薄膜的實例過濾功能溶質的通過或排除是由它的清除率衡量，它反映了實際通過該薄膜的溶質部分。在表7-8中的“未通過”符號表明該溶質被納米膜部分地排除，有時低于90％拒斥，常常至少90％拒斥，有時至少98％拒斥。在表7-8中的“通過”符號表明該溶質被納米膜部分地清除，有時低于90％清除率，常常至少90％清除率，有時至少98％清除率。如果薄膜對于一些物質具有極低清除率(例如，低于約5％，低于約3％)，或如果薄膜對于一些物質有非常高的拒斥(例如，大于約95％，大于約98％)，則薄膜對于此類物質是不可滲透的。實施例13模塊孔隙的尺寸可以由在兩端施加電壓的脂雙分子層試驗中的導電率測量。模塊溶解于卵磷脂-磷脂酰乙醇胺脂雙分子層。將含有所要測試的陽離子物質的溶液投放到該雙層的某一面上。在另一面上放置含有已知能通過大環(huán)模塊的孔隙的陽離子物質的溶液。電中和所需要的陰離子經過選擇，要求它們不通過模塊孔隙。當在含有試驗物質的脂雙分子層那一側的溶液中產生正電位時，如果試驗陽離子具有使得它們不能通過模塊中的孔隙的尺寸，則無法檢測到電流。該電壓然后顛倒方向以在脂雙分子層的一面上產生正電位，該脂雙分子層具有含有已知能貫穿孔隙的陽離子物質的溶液。預期電流的觀察證實了脂雙分子層的完整性以及模塊孔隙作為已知尺寸和更小的陽離子的輸送器的可利用性。大環(huán)模塊的選擇滲透性通過使用兩端施加電壓的雙層方法來測試，如表9中所示?！?”符號表示溶質的滲透，“-”符號表示該溶質的拒斥。滲透和拒斥是清除率的指標。該鉗位電壓是50mV。表9大環(huán)模塊的滲透的實例實施例14溶質的選擇性過濾和相對清除率在表10中列出。表10中，標題“高滲透性”表明大于約70-90％的溶質清除率。標題“中等滲透性”表明低于約50-70％的溶質清除率。標題“低滲透性”表明低于約10-30％的溶質清除率。表10納米膜對溶質的清除率實施例15在過濾過程中考慮的各種物質的近似直徑在表11中給出合成子和大環(huán)模塊合成方法本說明書中例示和描述的所有化學結構式(包括以上敘述和下面的實施例以及附圖在內)打算囊括可預見到的結構的所有變型和異構體，包括所有立體異構體和結構或構型異構體，當該說明、描述或圖形沒有明確地限于任何特殊異構體時。制備環(huán)狀合成子的方法為了避免從由非特異性反應獲得的復雜混合物中分離單一結構或對映異構體，在本發(fā)明的合成子的制備中可以使用立體特異性的或至少立體有擇的偶聯反應。下面是可用于制備本發(fā)明大環(huán)模塊的幾類合成子的合成路線的實例。通常，示出了芯合成子，而在結構式中沒有示出親油性結構部分，然而，可以理解，所有下列合成路線可以包括用于制備兩親性和其它改性大環(huán)模塊的附加親油性或親水性結構部分。物質根據出現它們的反應路線來編號；例如，“S1-1”是指路線1中的結構式1。在反應路線1中示出了制備1，3-二氨基環(huán)己-5-烯的合成子的方法。反應路線1使用對稱的二酯S1-1的酶促部分水解來獲取對映純的S1-2。S1-2進行庫爾提斯反應，然后用芐醇驟冷，獲得受保護的氨基酸S1-3。羧酸S1-4進行碘內酯化，隨后脫去鹵化氫，獲得飽和內酯S1-6。用甲醇鈉打開內酯環(huán)，獲得醇S1-7，在包括甲磺?；饔玫囊徊椒磻型ㄟ^構型轉換轉化為S1-8，用疊氮化物進行SN2置換，還原，所得胺用二碳酸二叔丁酯保護。S1-8差向異構化為更穩(wěn)定的雙平伏構型，隨后皂化，獲得羧酸S1-10。S1-10進行庫爾提斯反應。使用氯甲酸乙酯制備混合酐，隨后與含水NaN3反應，獲得?；B氮，后者在回流苯中熱重排為異氰酸酯。該異氰酸酯用2-三甲基甲硅烷基乙醇驟冷，獲得不同保護的三氨基甲酸酯S1-11。與三氟乙酸(TFA)的反應有選擇地將1，3-二氨基去保護，提供了所需合成子S1-12。在另一個變型中，在反應路線1a中示出了制備1，3-二氨基環(huán)己烷的合成子的方法。反應路線1a這些制備方法的一些方面已在Suami等人，J.Org.Chem.1975，40，456和Kavadias等人，Can.JChem.1978，56，404中給出。在另一個變型中，在反應路線1b中示出了制備1，3-取代環(huán)己烷的合成子的方法。反應路線1b該合成子保持“Z保護”形式，直到大環(huán)模塊被環(huán)化為止。用于獲得具有胺官能團的大環(huán)模塊的后續(xù)脫保護通過氫化程序來進行?？梢允褂媒当?雙環(huán)庚烷)來制備本發(fā)明的合成子，并且可以獲得降冰片烷類的立體化學控制的多官能化。例如，可以使用狄爾斯-阿德耳環(huán)加成作用來形成其中引入具有特定的可預測立體化學結構的各種官能團的降冰片烷類。還可以通過使用適當的試劑來獲得對映增強的產物，這樣減少了對手性分離的需要。反應路線2示出了1，2-二氨基降冰片烷的合成子的方法。5-(芐氧基-甲基)-1，3-環(huán)戊二烯(S2-13)與富馬酸二-(l)-孟基酯的二乙基氯化鋁路易斯酸配合物(S2-14)在低溫下反應，獲得非對映異構純的降冰片烯S2-15。反應路線2在乙醇水溶液中用氫氧化鉀皂化，獲得二酸S2-16，后者與二苯基磷?；B氮化物(DPPA)進行串聯的庫爾提斯反應，反應產物用2-三甲基甲硅烷基乙醇驟冷，獲得雙氨基甲酸酯S2-17。用TFA脫保護，獲得二胺S2-18。在反應路線3中描述了這類合成子的另一種制備方法。在奎尼定的存在下酸酐S3-19用甲醇開環(huán)，獲得了對映純的酸式酯S3-20。酯基用甲醇鈉(NaOMe)差向異構化，獲得S3-21。與DPPA進行庫爾提斯反應，隨后用三甲基甲硅烷基乙醇驟冷，獲得氨基甲酸酯S3-22。用NaOH皂化，獲得酸S3-23，再進行庫爾提斯反應，然后用芐醇驟冷，得到不同保護的雙氨基甲酸酯S3-24。反應路線3化合物S3-24可以完全去保護，獲得二胺，或該氨基甲酸酯的任何一個可以選擇性去保護。反應路線4示出了內，內-1，3-二氨基降冰片烷的合成子的制備方法。5-三甲基甲硅烷基-1，3-環(huán)戊二烯(S4-25)與富馬酸二-(l)-孟基酯的二乙基氯化鋁路易斯酸配合物在低溫下反應，獲得幾乎非對映異構純的降冰片烯S4-26。S4-26在醇中結晶，獲得了超過99％的單一非對映異構體的回收率。溴內酯化，隨后進行銀介導的重排，獲得了在7位上具有醇結構部分的混合二酯S4-28。醇用芐基溴保護，甲基酯選擇性地脫保護，獲得了游離羧酸S4-30。庫爾提斯反應獲得了三甲基甲硅烷基乙基氨基甲酸酯降冰片烯S4-31。該烯烴在甲醇中進行雙羰基化反應，隨后進行單步脫保護和脫水，獲得了單酸酐S4-33。該酸酐與甲醇的奎尼定介導的開環(huán)獲得了S4-34。S4-34的庫爾提斯轉變獲得了雙氨基甲酸酯S4-35，再用TFA或氟化四丁銨(TBAF)去保護，獲得二胺S4-36。反應路線4在反應路線5中描述了這類合成子的另一種制備方法。S3-19在奎尼定存在下的芐醇開環(huán)以高的對映異構體過量獲得了S5-37。進行碘內酯化，隨后用NaBH4還原，獲得了內酯S5-39。用NaOMe處理，釋放出甲酯和游離醇，形成S5-40。醇S5-40至反向叔丁基氨基甲酸酯保護的胺S5-41的轉換通過甲磺酸酯S5-40進行疊氮化物置換(deplacement)，隨后還原為胺，再用二碳酸二叔丁基酯保護而在一步反應中完成。芐基酯進行氫化裂解，和甲酯被差向異構化為外向構型，隨后該游離酸用芐基溴保護，獲得S5-44。該甲酯進行皂化，隨后進行三甲基甲硅烷基乙醇驟冷的庫爾提斯反應，獲得雙氨基甲酸酯S5-46，再用TFA裂解，獲得所需的二胺S5-47。反應路線5反應路線6示出了外，內-1，3-二氨基降冰片烷的合成子的制備方法。降冰片烯酸酐S3-19在奎尼定存在下的對甲氧基芐醇開環(huán)以高的對映異構體過量獲得了單酯S6-48。該游離酸的庫爾提斯反應獲得了受保護的全內向一元酸-一元胺S6-49。雙羰基化和酸酐形成獲得了外-單酸酐S6-51。在奎寧存在下的選擇性甲醇解獲得了S6-52。三甲基甲硅烷基乙醇驟冷的庫爾提斯反應獲得了雙氨基甲酸酯S6-53。這兩個酯的差向異構化獲得了空間上更穩(wěn)定的S6-54。該氨基甲酸酯基團的裂解提供了合成子S6-55。反應路線6制備大環(huán)模塊的方法合成子可以彼此偶聯，形成大環(huán)模塊。在一個變型中，合成子的偶聯可以按協同反應路線來完成。通過協同路線制備大環(huán)模塊的方法可以使用例如至少兩種類型的合成子來進行，各類型具有用于與其它合成子偶聯的至少兩個官能團?？梢赃x擇官能團，使得一類合成子的官能團僅可以與另一類合成子的官能團偶聯。當使用兩種類型的合成子時，可以形成具有交替的不同類型的合成子的大環(huán)模塊。反應路線7例示了協同模塊合成。參見反應路線7，1，2-二氨基環(huán)己烷S7-1是具有用于與其它合成子偶聯的兩個氨基官能團的合成子，而2，6-二甲酰基-4-十二碳-1-炔基苯酚S7-2是具有用于與其它合成子偶聯的兩個甲酰基的合成子。氨基可以與甲?；悸?，形成亞胺連接基。在反應路線7中，顯示了協同反應產物六聚物大環(huán)模塊。在一個變型中，在協同反應路線中可以形成四聚物、六聚物和八聚物大環(huán)模塊的混合物。這些大環(huán)模塊的產率可以通過改變在試劑混合物中各種合成子的濃度和另外通過改變溶劑、溫度和反應時間來改變。反應路線7S7-3的亞胺基團可以例如用硼氫化鈉還原，獲得胺連接基。如果該反應使用2，6-二(氯羰基)-4-十二碳-1-炔基苯酚代替2，6-二甲?；?4-十二碳-1-炔基苯酚進行，所得模塊就會含有酰胺連接基。類似地，如果1，2-二羥基環(huán)己烷與2，6-二(氯羰基)-4-十二碳-1-炔基苯酚反應，所得模塊將含有酯連接基。在一些變型中，合成子的偶聯可以按分步反應路線來完成。在大環(huán)模塊的分步制備的實例中，第一類合成子被一個受保護的官能團和一個未保護的官能團取代。第二類合成子被將與該第一合成子上未保護官能團偶聯的未保護官能團取代。該第一類合成子與第二類合成子接觸的產物可以是二聚物，它由兩個偶聯的合成子組成。第二合成子還可以被受保護的另一官能團或當形成二聚物時不與第一合成子偶聯的另一官能團取代。該二聚物可以進行分離和提純，或者作為單罐法繼續(xù)進行制備。該二聚物可以與具有兩個官能團的第三合成子接觸，這兩個官能團的僅一個可以與第一或第二合成子的剩余官能團偶聯，形成三聚物，后者由三個偶聯的合成子組成。這種合成子的分步偶聯可以重復進行，從而形成各種環(huán)大小的大環(huán)模塊。為了環(huán)化或封閉大環(huán)模塊的環(huán)，與產物偶聯的第n個合成子可以用能與先前偶聯的合成子中未偶聯的第二官能團(為了該步驟而去保護)偶聯的第二官能團取代。該分段法可以用在固相載體上擔載的合成子進行。反應路線8說明了模塊SC8-1的分步制備?；衔颯8-2在甲磺酰氯的存在下與S8-3反應，獲得S8-4，其中苯酚作為芐基醚被保護，氮作為用基團“P”保護的形式示出，該P可以是本領域公知的大量保護基團的任何一種(End0，K.；Takahashi，H.Heterocycles，1999，51，337)。脫除N-保護基，獲得游離胺S8-5，后者可以用任何標準肽偶聯反應如BOP/HOBt與合成子S8-6偶聯，從而獲得S8-7。重復進行脫保護/偶聯，交替使用合成子S8-3和S8-6，直到獲得具有8個殘基的線性結構為止。脫除在8-鏈節(jié)上的酸和胺保護基和將該低聚物環(huán)化，例如參閱Caba，J.M.等人，J.Org.Chem.，2001，667568(PyAOP環(huán)化)和Tarver，J.E.等人，J.Org.Chem.，2001，667575(活性酯環(huán)化)。R基團是H或經由官能團連接于苯環(huán)的烷基，和X是N，O或S。固體載體的實例包括王氏樹脂，水凝膠，二氧化硅凝膠，瓊脂糖凝膠，交聯葡聚糖凝膠，瓊脂糖，和無機固體。使用固體載體可以通過避免在該方法過程中提純中間體而簡化該程序。最終的環(huán)化可以固相模式進行?？梢允褂谩鞍踩苿舆B接劑”方法(Bourne，G.T.等人，JOrg.Chem.，2001，667706)而在一道工序中實現環(huán)化和樹脂裂解。八聚物3反應路線8在另一個變型中，協同方法包括如反應路線9所示讓兩種或多種不同的合成子和連接劑分子接觸，其中R可以是烷基或其它親油基。四聚物-單雙環(huán)庚烷反應路線9在另一個變型中，分步線性法包括如反應路線10所示的各種合成子和固相載體。六聚物3j-R-胺反應路線10在另一個變型中，分步會聚法包括如反應路線11所示的合成子三聚物和固相載體。該方法還可以使用在溶液中的三聚物而不用固相載體進行。在樹脂上的線性三聚物在溶液中的線性三聚物在樹脂上的環(huán)化六聚物反應路線11在另一個變型中，模板法包括如反應路線12所示用模板組裝在一起的合成子。在Dutta等人，Inorg.Chem.1998，37，5029中給出了該方法的一些方面(和Mg2+模板)。反應路線12在另一個變型中，連接劑分子法包括如反應路線13所示在溶液中環(huán)化合成子。六聚物3j-連接的-Bn-Z反應路線13下列實施例的試劑從AldrichChemicalCompany和VWRScientificProducts獲得。全部反應是在氮或氬氣氛下進行，除非另作說明。水溶液的溶劑萃取物用無水Na2SO4干燥。溶液是使用旋轉蒸發(fā)儀在減壓下濃縮。在AnaltechSilicagelGF(0.25mm)板或Machery-NagelAlugramSilG/UV(0.20mm)板上進行薄層色譜法(TLC)。色譜圖用UV光、磷鉬酸或KMnO4顯象。報導的全部化合物按TLC測得是同質的，除非另作說明。HPLC分析用使用反相C-18硅石柱的HewlettPackard1100系統(tǒng)進行。對映異構體過量的使用出自RegisTechnologies的反相(l)-亮氨酸硅石柱通過HPLC法測定。全部1[H]和13[C]NMR光譜在400MHz下用VarianMercurysystem收集。電霧化質譜由SynpepCorp.獲得，或用ThermoFinniganLC-MS系統(tǒng)獲得。實施例162，6-二甲?；?4-溴苯酚在攪拌下將六亞甲基四胺(73.84g，526mmol)加入到TFA(240mL)中。按一份添加4-溴苯酚(22.74g，131mmol)，再將該溶液在油浴中加熱到120℃和在氬氣下攪拌48小時。然后將反應混合物冷卻到環(huán)境溫度。添加水(160mL)和50％H2SO4水溶液(80mL)，再將該溶液攪拌另外2小時。將反應混合物倒入水(1600mL)中，用布氏漏斗收集所得沉淀物。將該沉淀物溶于乙酸乙酯(EtOAc)中，溶液用MgSO4干燥。將溶液過濾和用旋轉蒸發(fā)器脫除溶劑。使用15-40％乙酸乙酯的己烷溶液的梯度，用硅膠(400g)柱色譜法提純，分離出呈黃色固體的產物(18.0g，60％)。1HNMR(400MHz，CDCl3)δ11.54(s，1H，OH)，10.19(s，2H，CHO)，8.08(s，2H，ArH)。實施例172，6-二甲?；?4-(癸炔-1-基)苯酚2，6-二甲?；?4-溴苯酚(2.50g，10.9mmol)，1-十二碳炔(2.00g，12.0mmol)，CuI(65mg，0.33mmol)，和二氯·雙(三苯基膦)合鈀(II)懸浮于脫氣乙腈(MeCN)(5mL)和脫氣苯(1mL)中。該黃色懸浮液用氬氣噴射30分鐘，再添加脫氣的Et3N(1mL)。所得棕色懸浮液在壓力管形瓶內密封，加熱到80℃和在那里保持12小時?；旌衔锶缓笤贓tOAc和KHSO4溶液之間分配。分離有機層，用鹽水洗滌，干燥(MgSO4)和在減壓下濃縮。通過硅膠柱色譜法(Et2O的25％己烷溶液)提純該暗黃色油，獲得了1.56g(46％)的標題化合物。1HNMR(400MHz，CDCl3)δ11.64(s，1H，OH)，10.19(s，2H，CHO)，7.97(s，2H，ArH)，2.39(t，2H，J＝7.2Hz，炔丙基)，1.59(m，3H，脂族)，1.43，(m，2H，脂族)，1.28(m，11H，脂族)，0.88(t，3H，J＝7.0Hz，CH3)。13CNMR(400MHz，CDCl3)δ192.5，162.4，140.3，122.8，116.7，91.4，77.5，31.9，29.6，29.5，29.3，29.1，28.9，28.5，22.7，19.2，14.1。MS(FAB)對于C20H27O3計算值315.1960；實測值315.1958[M+H]+。實施例182，6-二甲酰基-4-(十二碳烯-1-基)苯酚將2，6-二甲?；?4-溴苯酚(1.00g，4.37mmol)，1-十二碳烯(4.8mL，21.7mmol)，1.40g溴化四丁銨(4.34mmol)，0.50gNaHCO3X(5.95mmol)，1.00gLiCl(23.6mmol)和0.100g雙乙酸鈀(Pd(OAc)2)(0.45mmol)在30mL脫氣的無水二甲基甲酰胺(DMF)中合并?；旌衔镉脷鍤鈬娚?0分鐘，然后在壓力管形瓶內密封，再加熱到82℃和保持40小時。將粗反應混合物在CH2C12和0.1MHCl溶液之間分配。該有機層用0.1MHCl(2x)、鹽水(2x)和飽和NaHCO3水溶液(2x)洗滌，用MgSO4干燥和在減壓下濃縮。通過硅膠柱色譜法(己烷的25％Et2O溶液)提純該暗黃色油，獲得了0.700g(51％)的主要為Z異構體的標題化合物。1HNMR(400MHz，CDCl3)0δ11.50(s，1H，OH)，10.21(s，2H，CHO)，7.95(s，2H，ArH)，6.38(d，1H，乙烯基)，6.25(m，1H，乙烯基)，2.21(m，2H，烯丙基)，1.30-1.61(m，16H，脂族)，0.95(t，3H，J＝7.0Hz，CH3)。MS(FAB)對于C20H27O3計算值315.20；實測值315.35[M-H]-。實施例19(1R，6S)-6-甲氧基羰基-3-環(huán)己烯-1-羧酸(S1-2)S1-1(15.0g，75.7mmol)懸浮于pH7磷酸鹽緩沖液(950mL)中。添加豬肝酯酶(2909單位)，以及將混合物在環(huán)境溫度下攪拌72小時，同時通過添加2MNaOH將pH保持在7。反應混合物用乙酸乙酯(200mL)洗滌，用2MHCl酸化到pH2，并且用乙酸乙酯(3×200mL)萃取。將萃取物合并，干燥，再蒸發(fā)，獲得了13.8g(99％)的S1-2。1HNMR(CDCl3)δ2.32(dt，2H，2ax-和5ax-H′s)，2.55(dt，2H，2eq-和5eq-H′s)，3.00(m，2H，1-和6-H′s)，3.62(s，3H，CO2Me)，5.61(m，2H，3-和4-H′s)。實施例20(1S，6R)-6-芐氧基羰基氨基環(huán)己-3-烯羧酸甲酯(S1-3)在N2下將S1-2(10.0g，54.3mmol)溶于苯(100mL)中。先后添加三乙胺(13.2g，18.2mL，130.3mmol)和DPPA(14.9g，11.7mL，54.3mmol)。讓溶液回流20小時。添加芐醇(5.9g，5.6mL，54.3mmol)和繼續(xù)回流20小時。溶液用EtOAc(200mL)稀釋，用飽和NaHCO3水溶液(2×50mL)、水(20mL)和飽和NaCl水溶液(20mL)洗滌，干燥和蒸發(fā)，獲得了13.7g(87％)的S1-3。1HNMR(CDCl3)δ2.19(dt，1H，5E-H)，2.37(tt，2H，2ax-和5eq-H′s)，2.54(dt，1H，2eq-H)，2.82(m，1H，1-H)，3.65(s，3H，CO2Me)，4.28(m，1H，6-H)，5.08(dd，2H，CH2Ar)，5.42(d，1H，NH)，5.62(ddt，2H，3-和4-H′s)，7.35(m，5H，ArH′s)。實施例21(1S，6R)-6-芐氧基羰基氨基環(huán)己-3-烯羧酸(S1-4)將S1-3(23.5g，81.3mmol)溶于甲醇(150mL)中，再將溶液冷卻到0℃。添加2MNaOH(204mL，0.41mol)，使該混合物達到環(huán)境溫度，然后將它攪拌48小時。反應混合物用水(300mL)稀釋，用2MHCl酸化，再用二氯甲烷(250mL)萃取，干燥，以及蒸發(fā)。殘留物從二乙醚中再結晶出來，獲得了21.7g(97％)的S1-4。1HNMR(CDCl3)δ2.20(d，1H，5ax-H)，2.37(d，2H，2ax-和5eq-H′s)，2.54(d，1H，2eq-H)，2.90(brs，1H，1-H)，4.24(brs，1H，6-H)，5.08(dd，2H，CH2Ar)，5.48(d，1H，NH)，5.62(dd，2H，3-和4-H′s)，7.35(m，5H，ArH′s)。實施例22(1S，2R，4R，5R)-2-芐氧基羰基氨基-4-碘-7-氧代-6-氧雜雙環(huán)[3.2.1]辛烷(S1-5)在N2下將S1-4(13.9g，50.5mmol)溶于二氯甲烷(100mL)，添加0.5MNaHCO3(300mL)，KI(50.3g，303.3mmol)和碘(25.6g，101mmol)，以及將混合物在環(huán)境溫度下攪拌72小時?；旌衔镉枚燃淄?50mL)稀釋，再分離有機相。有機相用飽和Na2S2O3水溶液(2×50mL)、水(30mL)和飽和NaCl水溶液(20mL)洗滌，干燥和蒸發(fā)，獲得了16.3g(80％)的S1-5。1HNMR(CDCl3)δ2.15(m，1H，8ax-H)，2.42(m，2H，3ax-和8eq-H′s)，2.75(m，2H，1-和3eq-H′s)，4.12(brs，1H，2-H)，4.41(t，1H，4-H)，4.76(dd，1H，5-H)，4.92(d，1H，NH)，5.08(dd，2H，CH2Ar)，7.35(m，5H，ArH′s)。實施例23(1S，2R，5R)-2-芐氧基羰基氨基-7-氧代-6-氧雜雙環(huán)[3.2.1]辛-3-烯(S1-6)在N2下將S1-5(4.0g，10mmol)溶于苯(50mL)中。添加1，8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)(1.8g，12mmol)和將溶液回流16小時。過濾該沉淀物，濾液用EtOAc(200mL)稀釋。濾液用1MHC1(20mL)、飽和Na2S2O3水溶液(20mL)、水(20mL)和飽和NaCl水溶液(20mL)洗滌，干燥和蒸發(fā)，得到了2.2g(81％)的S1-6。1HNMR(CDCl3)δ2.18(d，1H，8ax-H)，2.39(m，1H，8eq-H)，3.04(t，1H，1-H)，4.70(m，1H，5-H)，4.82(t，1H，2-H)，5.15(dd，3H，CH2Ar和NH)，5.76(d，1H，4-H)，5.92(m，1H，3-H)，7.36(s，5H，ArH′s)。實施例24(1S，2R，5R)-2-芐氧基羰基氨基-5-羥基環(huán)己-3-烯羧酸甲酯(S1-7)將S1-6(9.0g，33mmol)懸浮于MeOH(90mL)中，再冷卻到0℃。添加NaOMe(2.8g，52.7mmol)，將混合物攪拌3小時，在此期間，逐漸形成了溶液。該溶液用2MHCl中和，用飽和NaCl水溶液(200mL)稀釋，以及用二氯甲烷(2×100mL)萃取。合并萃取物，用水(20mL)和飽和NaCl水溶液(20mL)洗滌，干燥和蒸發(fā)。殘留物進行急驟色譜分離(硅膠(250g)，50∶50己烷/EtOAc)，得到8.5g(85％)的S1-7。1HNMR(CDCl3)δ1.90(m，1H，6ax-H)，2.09(m，1H，6eq-H)，2.81(m，1H，1-H)，3.55(s，3H，CO2Me)，4.15(m，1H，5-H)，4.48(t，1H，2-H)，5.02(dd，2H，CH2Ar)，5.32(d，1H，NH)，5.64(dt，1H，4-H)，5.82(dt，1H，3-H)，7.28(s，5H，ArH′s)。實施例25(1S，2R，5S)-2-芐氧基羰基氨基-5-叔丁氧羰基氨基環(huán)己-3-烯羧酸甲酯(S1-8)在N2下，將S1-7(7.9g，25.9mmol)溶于二氯甲烷(150mL)中，再冷卻到0℃。添加三乙胺(6.3g，8.7mL，62.1mmol)和甲磺酰氯(7.1g，62.1mmol)，再將混合物在0℃下攪拌2小時。添加在二氯甲烷(50mL)中的(n-Bu)4NN3(14.7g，51.7mmol)，在0℃下繼續(xù)攪拌3小時，隨后在環(huán)境溫度下攪拌15小時。將混合物冷卻到0℃，添加P(n-Bu)3(15.7g，19.3mL，77.7mmol)和水(1ml)，再將混合物在環(huán)境溫度下攪拌24小時。添加二碳酸二叔丁酯(17.0g，77.7mmol)，再繼續(xù)攪拌24小時。除去溶劑，殘留物溶于2∶1己烷/EtOAc(100mL)，過濾溶液，再蒸發(fā)。殘留物進行急驟色譜分離(硅膠(240g)，67∶33己烷/EtOAc)，得到5.9g(56％)的S1-8。1HNMR(CDCl3)δ1.40(s，9H，BocH′s)，1.88(m，1H，6ax-H)，2.21(m，1H，6eq-H)，2.95(m，1H，1-H)，3.60(s，3H，CO2Me)，4.15(d，1H，BocNH)，4.50(m，2H，2-和5-H′s)，5.02(s，2H，CH2Ar)，5.38(d，1H，ZNH)，5.65(m，2H，3-和4-H′s)，7.30(s，5H，ArH′s)。實施例26(1R，2R，5S)-2-芐氧基羰基氨基-5-叔丁氧羰基氨基環(huán)己-3-烯羧酸甲酯(S1-9)將S1-8(1.1g，2.7mmol)懸浮于MeOH(50mL)中。添加NaOMe(0.73g，13.6mmol)，將混合物回流18小時，此后，添加0.5MNH4Cl(50mL)，再收集所得沉淀物。蒸發(fā)濾液，殘留物用水(25mL)研制。收集不溶部分，與初始沉淀物合并，獲得了0.85g(77％)的S1-9。1HNMR(CDCl3)δ1.38(s，9H，BocH′s)，1.66(m，1H，6ax-H)，2.22(d，1H，6eq-H)，2.58(t，1H，1-H)，3.59(3，3H，CO2Me)，4.22(brs，1H，BocNH)，4.50(m，2H，2-和5-H′s)，4.75(d，1H，ZNH)，5.02(s，2H，CH2Ar)，5.62(s，2H，3-和4-H′s)，7.30(s，5H，ArH′s)。實施例27(1R，2R，5S)-2-芐氧基羰基氨基-5-叔丁氧羰基氨基環(huán)己-3-烯羧酸(S1-10)將S1-9(0.85g，2.1mmol)懸浮于50∶50MeOH/二氯甲烷(5mL)中，再冷卻到0℃，此后，添加2MNaOH(2.0mL)和將該混合物在環(huán)境溫度下攪拌16小時。該混合物用2MHCl酸化，于是形成了白色沉淀物。收集沉淀物，用水和己烷洗滌，并且干燥，得到0.74g(90％)的S1-10。1HNMR(CD3OD)δ1.42(s，9H，BocH′s)，1.66(m，1H，6ax-H)，2.22(d，1H，6eq-H)，2.65(t，1H，1-H)，4.18(m，1H，5-H)，4.45(m，1H，5-H)，5.04(s，2H，CH2Ar)，5.58(m，2H，3-和4-H′s)，7.35(s，5H，ArH′s)。實施例28(1R，2R，5S)-2-芐氧基羰基氨基-5-叔丁氧羰基氨基-1-(2-三甲基甲硅烷基)乙氧基羰基氨基環(huán)己-3-烯(S1-11)在N2下，將S1-10(3.1g，7.9mmol)溶于THF(30mL)中，再冷卻到0℃。先后添加三乙胺(1.6g，2.2mL，15.9mmol)和氯甲酸乙酯(1.3g，1.5mL，11.8mmol)。混合物在0℃攪拌1小時。添加NaN3(1.3g，19.7mmol)在水(10mL)中的溶液，在0℃下繼續(xù)攪拌2小時。將反應混合物在EtOAc(50mL)和水(50mL)之間分配。分離有機相，干燥，再蒸發(fā)。該殘留物溶于苯(50mL)中和回流2小時。添加2-三甲基甲硅烷基乙醇(1.0g，1.2mL，8.7mmol)和繼續(xù)回流3小時。反應混合物用EtOAc(200mL)稀釋，用飽和NaHCO3水溶液(50mL)、水(20mL)和飽和NaCl水溶液(20mL)洗滌，干燥和蒸發(fā)。殘留物進行急驟色譜分離(硅膠(100g)，67∶33己烷/EtOAc)，得到3.1g(77％)的S1-11。1HNMR(CDCl3)δ-0.02(s，9H，TMS)，0.90(t，3H，CH2TMS)，1.40(s，9H，BocH′s)，2.38(m，1H，6eq-H)，3.62(m，1H，1-H)，4.08(m，2H，OCH2CH2TMS)，4.18(m，1H)，4.38(m，1H)，4.62(m，1H)，5.07(dd，2H，CH2Ar)，5.18(m，1H)，5.26(m，1H)，5.58(d，1H，烯屬H)，5.64(d，2H，烯屬H)，7.30(s，5，ArH′s)。實施例29(1R，2R，5S)-2-芐氧基羰基氨基-1，5-二氨基環(huán)己-3-烯(S1-12)將S1-11(2.5g，4.9mmol)加入到TFA(10mL)中，將該溶液在環(huán)境溫度攪拌16小時，此后蒸發(fā)溶液。將殘留物溶于水(20mL)中，用KOH堿化到pH14和用二氯甲烷(3×50mL)萃取。合并萃取物，用水(20mL)洗滌，干燥和蒸發(fā)，得到1.1g(85％)的S1-12。1HNMR(CDCl3)δ1.30(m，1H，6ax-H)，2.15(brd，1H，6eq-H)，2.68(m，1H，1-H)，3.42(brs，1H，5-H)，3.95(m，1H，2-H)，4.85(d，1H，ZNH)，5.08(t，2H，CH2Ar)，5.45(d，1H，4-H)，5.62(d，1H，3-H)，7.32(s，5H，ArH′s)。ESCIMSm/e262M+1。實施例30使用下列程序完成Slb-2的分離使用Schlenk技術，將5.57g(10.0mmol)的甲酯化合物Slb-1溶于250mL的THF。在另一個燒瓶內，將LiOH(1.21g，50.5mmol)溶于50mL水中和使用針頭在溶液中鼓入N2達20分鐘來脫氣。反應開始，在快速攪拌的同時在1分鐘內將該堿溶液轉移到含有Slb-1的燒瓶內。將混合物在室溫下攪拌，當起始原料Slb-1被完全消耗時開始后處理(使用66％EtOAc/33％己烷的溶劑體系和用磷鉬酸試劑(Aldrich#31，927-9)顯色，起始原料Slb-1具有0.88的Rf，產物形成條紋，具有大約0.34-0.64的Rf)。該反應通?；ㄙM2天。后處理通過真空轉移除去THF，直到剩下與加到反應中的水幾乎相同的體積，在這種情況下是50mL。在此期間，反應溶液形成了被透明黃色溶液包圍的附著于攪拌棒上的白色物質。當脫除THF時，裝配包括用于注入反應溶液的漏斗的分液漏斗，在該分液漏斗下面放置錐形依氏燒瓶。向該錐形依氏燒瓶添加一些無水Na2SO4。該裝置應該在開始酸化之前裝配。(在反應溶液酸化之前裝配分液漏斗和錐形依氏燒瓶等是重要的，以便一旦該溶液達到接近1的pH，能快速地分離各相和從該酸中萃取產物。如果不快速進行分離，那么Boc官能團將被水解，顯著降低產率。)一旦揮發(fā)物充分地被除去，添加CH2Cl2(125mL)和水(65mL)和將該反應燒瓶在冰浴中冷卻?？焖俚財嚢枞芤?，用注射器添加5mL等分部分的1NHCl，用pH試紙測試反應溶液。添加酸，直到在pH試紙上的斑點在邊緣周圍顯示紅色(非橙色)為止，表示已經達到了1-2的pH(所要測試的溶液是CH2Cl2和水的混合物，所以pH試紙在斑點的邊緣顯示精確測量，而非中心)和通過快速將該溶液傾注到分液漏斗來分離各相。當相分離時，轉動旋塞閥，將CH2Cl2相(底層)釋放到錐形依氏燒瓶內和旋動該燒瓶，以便使干燥劑吸附溶液中的水。(在該工序的該規(guī)模下，使用80mL的1NHCl。)相分離不久以后，水相用CH2Cl2(2×100ml)萃取，用無水Na2SO4干燥和去除揮發(fā)物，形成了5.37g/9.91毫摩爾的好看的白色微晶，反映了99.1％的產率。該產物不能通過色譜法純化，因為該方法還將在柱子中水解Boc官能團。1HNMR(400MHz，CDCl3)δ7.33，7.25(5H，m，Ph)，6.30(1H，d，NH)，5.97(1H，d，NH)，5.10(2H，m，CH2Ph)，4.90(1H，d，NI1)，3.92，3.58，3.49(1H，m，CHNH)，2.96，2.48，2.04，1.95，1.63(1H，m，CH2CHNH)，1.34(9H，s，CCH3)。IR(晶體，cm-1)3326brw，3066w，3033w，2975w，2940wsh，1695vs，1506vs，1454msh，1391w，1367m，1300msh，1278msh，1236s，1213wsh，1163vs，1100w，1053m，1020m，981wsh，910w，870m，846w，817w，775wsh，739m，696m。實施例31二-(l)-孟基雙環(huán)[2.2.1]庚-5-烯-7-反-(三甲基甲硅烷基)-2-內-3-外-二羧酸酯(S4-26)在-78℃下，在氮氣下向S4-25(6.09g，0.0155mol)在甲苯(100mL)中的溶液添加二乙基氯化鋁(8.6mL的1.8M甲苯溶液)，再將混合物攪拌1小時。向所得橙色溶液滴加作為在甲苯(10mL)中的-78℃溶液的S2-14(7.00g，0.0466mol)。將該溶液在-78℃下保持2小時，隨后經一夜緩慢加熱到室溫。該鋁試劑用氯化銨的飽和溶液(50mL)驟冷。分離水層，用二氯甲烷(100mL)萃取，隨后用硫酸鎂干燥。蒸發(fā)溶劑，留下了黃色固體，通過柱色譜法(10％乙酸乙酯/己烷)純化，得到呈白色固體的S4-26(7.19g，0.0136mol，87％產率)。1HNMR(CDCl3)δ-0.09(s，9H，SiMe3)，0.74-1.95(多重線態(tài)，36H，孟醇)，2.72(d，1H，α-孟基羰基CH)，3.19(bs，1H，橋頭CH)，3.30(bs，1H，橋頭CH)，3.40(t，1H，α-孟基羰基CH)，4.48(t的d，1H，α-孟基酯CH)，4.71(t的d，1H，α-孟基酯CH)，5.92(d的d，1H，CH＝CH)，6.19(d的d，1H，CH＝CH)。實施例325-外-溴-3-外-(l)-孟基羧基雙環(huán)[2.2.1]庚烷-7-反-(三甲基甲硅烷基)-2，6-內酯(S4-27)將溴(3.61g，0.0226mol)在二氯甲烷(20mL)中的溶液加入到S4-26(4.00g，0.00754mol)在二氯甲烷(80mL)中的攪拌溶液中。攪拌在室溫下持續(xù)一整夜。該溶液用5％硫代硫酸鈉(150mL)處理，再分離有機層和用硫酸鎂干燥。在減壓下蒸發(fā)溶劑，以及通過柱色譜法(5％乙酸乙酯/己烷)純化粗產物，得到呈白色固體的S4-27(3.53g，0.00754mol，99％產率)。1HNMR(CDCl3)δ-0.19(s，9H，SiMe3)，0.74-1.91(多重線態(tài)，18H，孟醇)，2.82(d，1H，α-內酯羰基CH)，3.14(bs，1H，內酯橋頭CH)，3.19(d的d，1H，橋頭CH)，3.29(t，1H，α-孟基羰基CH)，3.80(d，1H，α-內酯酯)，4.74(t的d，1H，α-孟基酯CH)，4.94(d，1H，溴CH)。實施例33雙環(huán)[2.2.1]庚-5-烯-7-順-(羥基)-2-外-甲基-3-內-(l)-孟基二羧酸酯(S4-28)將S4-27(3.00g，0.00638mol)溶于無水甲醇(150mL)，添加硝酸銀(5.40g，0.0318mol)和將該懸浮液回流3天。將混合物冷卻，用賽力特硅藻土過濾和蒸發(fā)溶劑，獲得油狀殘留物。用柱色譜法提純，得到呈淺黃色油的S4-28(1.72g，0.00491mol，77％產率)。1HNMR(CDCl3)δ0.75-2.02(多重線態(tài)，18H，孟醇)，2.83(d，1H，α-孟基羰基CH)，3.03(bs，1H，橋頭CH)，3.14(bs，1H，橋頭CH)，3.53(t，1H，α-甲基羰基CH)，3.76(s，3H，CH3)，4.62(t的d，1H，α-孟基酯CH)，5.87(d的d，1H，CH＝CH)，6.23(d的d，1H，CH＝CH)。實施例342-外-甲基-3-內-(l)-孟基雙環(huán)[2.2.1]庚-5-烯-7-順-(芐氧基)二羧酸酯(S4-29)將芐基溴(1.20g，0.0070mol)和氧化銀(1.62g，0.0070mol)加入到S4-28(0.490g，0.00140mol)在DMF(25mL)中的攪拌溶液中。將該懸浮液攪拌一夜，然后用乙酸乙酯(100mL)稀釋。溶液先后重復地用水和1N氯化鋰洗滌。分離有機層，再用硫酸鎂干燥。蒸發(fā)在減壓下溶劑，該粗產物用柱色譜法上硅膠純化，得到油狀物S4-29(0.220g，0.000500mol，36％產率)。1HNMR(CDCl3)δ0.74-2.08(多重線態(tài)，18H，孟醇)，2.83(d，1H，α-孟基羰基CH)，3.18(bs，1H，橋頭CH)，3.44(bs，1H，橋頭CH)，3.52(t，1H，橋CH)，3.57(s，3H，CH3)，3.68(t，1H，α-甲基羰基CH)，4.42(d的d，2H，芐基-CH2-)，4.61(t的d，1H，α-孟基酯CH)，5.89(d的d，1H，CH＝CH)，6.22(d的d，1H，CH＝CH)，7.25-7.38(m，5H，C6Hs)。實施例35雙環(huán)[2.2.1]庚-5-烯-7-順-(芐氧基)-2-外-羥基-3-內-(l)-孟基二羧酸酯(S4-30)將S4-29(0.220g，0.00050mol)加入到四氫呋喃(1.5mL)、水(0.5mL)和甲醇(0.5mL)的混合物中。添加氫氧化鉀(0.036g，0.00065mol)和將溶液在室溫下攪拌過夜。在減壓下蒸發(fā)溶劑，以及通過柱色譜法(10％乙酸乙酯/己烷)純化殘留物，得到S4-30(0.050g，0.00012mol，23％產率)。1HNMR(CDCl3)δ0.73-2.01(多重線態(tài)，18H，孟醇)，2.85(d，1H，α-孟基羰基CH)，3.18(bs，1H，橋頭CH)，3.98(bs，1H，橋頭CH)，3.53(bs，1H，橋CH)，3.66(t，1H，α-甲基羰基CH)，4.44(d的d，2H，芐基-CH2-)，4.63(t的d，1H，α-孟基酯CH)，5.90(d的d，1H，CH＝CH)，6.23(d的d，1H，CH＝CH)，7.25-7.38(m，5H，C6H5)。質譜對于C26H34O5計算值426.24；實測值425.4(M-1)和851.3(2M-1)。實施例36雙環(huán)[2.2.1]庚-5-烯-7-順-(芐氧基)-2-外-(三甲基甲硅烷基乙氧基羰基)-氨基-3-內-(l)-孟基二羧酸酯(S4-31)向S4-30的苯溶液添加三乙胺和二苯基磷酰基疊氮化物。將該溶液回流24小時，然后冷卻到室溫。添加三甲基甲硅烷基乙醇，再將溶液回流另外48小時。將苯溶液在乙酸乙酯和1M碳酸氫鈉之間分配。合并該有機層，用1M碳酸氫鈉洗滌和用硫酸鈉干燥。在減壓下蒸發(fā)溶劑，得到粗庫爾提斯反應產物。實施例37雙環(huán)[2.2.1]庚烷-7-順-(芐氧基)-2-外-(三甲基甲硅烷基乙氧基羰基)-氨基-3-內-(l)-孟基-5-外-甲基-6-外-甲基三羧酸酯(S4-32)在強烈攪拌下，將S4-31、干燥氯化銅(II)、10％Pd/C和干燥甲醇加入到燒瓶內。在脫氣以后，該燒瓶填充一氧化碳到剛好高于1個大氣壓的壓力，再保持72小時。過濾固體，殘留物以通常方式后處理，獲得了雙羰基化產物。實施例38雙環(huán)[2.2.1]庚烷-7-順-(芐氧基)-2-外-(三甲基甲硅烷基乙氧基羰基)-氨基-3-內-(l)-孟基羧基-5-外-6-外-二羧酸酐(S4-33)將S4-32、甲酸和催化量的對甲苯磺酸的混合物在90℃下攪拌一整夜。添加乙酸，反應混合物回流6小時。脫除溶劑，用醚洗滌，獲得了所需酸酐。實施例39雙環(huán)[2.2.1]庚烷-7-順-(芐氧基)-2-外-(三甲基甲硅烷基乙氧基羰基)-氨基-3-內-(l)-孟基-6-外-羧基-5-外-甲基三羧酸酯(S4-33)向S4-32在等量甲苯和四氯化碳中的溶液添加奎尼定。將該懸浮液冷卻到-65℃和攪拌1小時。用30分鐘緩慢添加3當量的甲醇。將該懸浮液在-65℃下攪拌4天，隨后在減壓下脫除溶劑。所得白色固體在乙酸乙酯和2MHCl之間分配。從酸層中回收奎寧，以及從有機層獲取S4-33。實施例40雙環(huán)[2.2.1]庚烷-7-順-(芐氧基)-2-外-(三甲基甲硅烷基乙氧基羰基)-氨基-3-內-(l)-孟基-6-外-(三甲基甲硅烷基乙氧基羰基)氨基-5-外-甲基二羧酸酯(S4-35)向S4-34的苯溶液添加三乙胺和二苯基磷?；B氮化物。讓溶液回流24小時。在冷卻到室溫之后，添加2-三甲基甲硅烷基乙醇，并且將溶液回流48小時。該苯溶液在乙酸乙酯和1M碳酸氫鈉之間分配。合并有機層，用1M碳酸氫鈉洗滌和用硫酸鈉干燥。在減壓下蒸發(fā)溶劑，得到粗庫爾提斯反應產物。實施例41內-雙環(huán)[2.2.1]庚-5-烯-2-芐基羧酸酯-3-羧酸(S5-37)將化合物S3-19(4.00g，0.0244mol)和奎尼定(8.63g，0.0266mol)懸浮于等量的甲苯(50mL)和四氯化碳(50mL)中。將該懸浮液冷卻到-55℃，此后經15分鐘添加芐醇(7.90g，0.0732mol)。在3小時之后反應混合物變均勻，再在-55℃下攪拌另外96小時。在脫除溶劑之后，該殘留物在乙酸乙酯(300mL)和2M鹽酸(100mL)之間分配。該有機層用水(2×50mL)和飽和氯化鈉水溶液(1×50mL)洗滌。用硫酸鎂干燥和蒸發(fā)溶劑，獲得S5-37(4.17g，0.0153mol，63％產率)。1HNMR(CDCl3)δ1.33(d，1H，橋CH2)，1.48(t的d，1H，橋CH2)，3.18(bs，1H，橋頭CH)，3.21(bs，1H，橋頭CH)，3.33(t，2H，α-酸CH)，4.98(d的d，2H，CH2Ph)，6.22(d的d，1H，CH＝CH)，6.29(d的d，1H，CH＝CH)，7.30(m，5H，C6H5)。實施例422-內-芐基羧基-6-外-碘雙環(huán)[2.2.1]庚烷-3，5-內酯(S5-38)將S5-37(4.10g，0.0151mol)溶于0.5M碳酸氫鈉溶液(120mL)中和冷卻到0℃。添加碘化鉀(15.0g，0.090mol)和碘(7.66g，0.030mol)，然后添加二氯甲烷(40mL)。將溶液在室溫下攪拌一整夜。在用二氯甲烷(100mL)稀釋以后，添加硫代硫酸鈉，以淬滅該過量碘。分離有機層，用水(100mL)和氯化鈉溶液(100mL)洗滌。用硫酸鎂干燥和蒸發(fā)溶劑，獲得S5-38(5.44g，0.0137mol，91％產率)。1HNMR(CDCl3)δ1.86(dofq，1H，橋-CH2-)，2.47(t的d，1H，橋-CH2-)，2.83(d的d，1H，α-內酯羰基CH)，2.93(bs，1H，內酯橋頭CH)，3.12(d的d，1H，α芐基酯CH)，3.29(m，1H，橋頭CH)，4.63(d，1H，α-內酯酯CH)，5.14(d的d，2H，CH2Ph)，5.19(d，1H，碘CH)，7.38(m，5H，C6H5)。實施例432-內-芐基羧基-雙環(huán)[2.2.1]庚烷-3，5-內酯(S5-39)在N2下將S5-38(0.30g，0.75mmol)投入到DMSO中，添加NaBH4(85mg，2.25mmol)，再將溶液在85℃攪拌2小時。將混合物冷卻，用水(50mL)稀釋和用二氯甲烷(3×20mL)萃取。合并萃取物，用水(4×15mL)和飽和NaCl水溶液(10mL)洗滌，干燥，再蒸發(fā)，得到0.14g(68％)的S5-39。實施例445-內-羥基雙環(huán)[2.2.1]庚烷-2-內-芐基-3-內-甲基二羧酸酯(S5-40)將化合物S5-39溶于甲醇中和在攪拌下添加甲醇鈉。脫除溶劑，得到S5-40。實施例45雙環(huán)[2.2.1]庚烷-2-內-芐基-3-內-甲基-5-外-(叔丁氧基羰基)-氨基二羧酸酯(S5-41)在單罐反應中，用甲磺酰氯將S5-40轉化為相應甲磺酸鹽，添加疊氮化鈉以置換該甲磺酸鹽，得到外-疊氮化物，隨后用三丁基膦還原，獲得游離胺，作為t-Boc衍生物受保護，得到了S5-41。實施例46雙環(huán)[2.2.1]庚烷-2-內-羧基-3-外-甲基-5-外-(叔丁氧基羰基)-氨基羧酸酯(S5-42)通過在室溫下用在甲醇中的10％Pd/C催化氫解S5-41達6小時來脫除芐基醚保護基。過濾該催化劑和脫除溶劑，獲得了粗S5-42。實施例47雙環(huán)[2.2.1]庚烷-2-內-羧基-3-外-甲基-5-外-(叔丁氧基羰基)-氨基羧酸酯(S5-43)將鈉溶于甲醇中，形成甲醇鈉。添加S5-42，將混合物在62℃下攪拌16小時。冷卻混合物，在冷卻的同時添加乙酸，以中和過量的甲醇鈉?；旌衔镉盟♂尯陀靡宜嵋阴ポ腿?。干燥和蒸發(fā)萃取物，得到S5-43。實施例48雙環(huán)[2.2.1]庚烷-2-內-芐基-3-外-甲基-5-外-(叔丁氧基羰基)-氨基二羧酸酯(S5-44)化合物S5-43與芐基溴和碳酸銫在四氫呋喃中在室溫下反應，得到芐基酯S5-44，再通過粗反應混合物的酸后處理來分離。實施例49雙環(huán)[2.2.1]庚烷-2-內-芐基-3-外-羥基-5-外-(叔丁氧基羰基)-氨基羧酸酯(S5-45)在N2下將化合物S5-44溶于甲醇中，再冷卻到0℃。滴加2MNaOH(2當量)，使該混合物達到環(huán)境溫度，再攪拌5小時。溶液用水稀釋，用2MHCl酸化和用乙酸乙酯萃取。該萃取物用水、飽和NaCl水溶液洗滌，干燥和蒸發(fā)，得到S5-45。實施例50雙環(huán)[2.2.1]庚烷-2-內-芐基-3-外-(三甲基甲硅烷基乙氧基羰基)氨基-5-外-(叔丁氧基羰基)-氨基羧酸酯(S5-46)向S5-45的苯溶液添加三乙胺和二苯基磷?；B氮化物。將該溶液回流24小時，然后冷卻到室溫。添加三甲基甲硅烷基乙醇，并且將溶液回流48小時。將溶液在乙酸乙酯和1M碳酸氫鈉之間分配。有機層用1M碳酸氫鈉洗滌和用硫酸鈉干燥。在減壓下蒸發(fā)溶劑，得到粗庫爾提斯反應產物S5-46。實施例51內-雙環(huán)[2.2.1]庚-5-烯-2-(4-甲氧基)芐基羧酸酯-3-羧酸(S6-48)將化合物S3-19和奎尼定懸浮于等份的甲苯和四氯化碳中，再冷卻到-55℃。用15分鐘添加對甲氧基芐醇和將溶液在-55℃攪拌96小時。在脫除溶劑之后，殘留物在乙酸乙酯和2M鹽酸之間分配。有機層用水和飽和氯化鈉水溶液洗滌。用硫酸鎂干燥，脫除溶劑，得到S6-48。實施例52內-雙環(huán)[2.2.1]庚-5-烯-2-(4-甲氧基)芐基-3-(三甲基甲硅烷基乙氧基-羰基)氨基羧酸酯(S6-49)向S6-48的苯溶液添加三乙胺和二苯基磷?；B氮化物。將該溶液回流24小時，冷卻到室溫，添加三甲基甲硅烷基乙醇，再將溶液回流另外48小時。將苯溶液在乙酸乙酯和1M碳酸氫鈉之間分配。合并有機層，用1M碳酸氫鈉洗滌和用硫酸鈉干燥。在減壓下蒸發(fā)溶劑，得到粗庫爾提斯反應產物S6-49。實施例53雙環(huán)[2.2.1]庚烷-2-內-(4-甲氧基)芐基-3-內-(三甲基甲硅烷基乙氧基羰基)氨基-5-外-甲基-6-外-甲基三羧酸酯(S6-50)。在強烈攪拌下，將S6-49、氯化銅(II)、10％Pd/C和干燥甲醇加入到燒瓶內。在將懸浮液脫氣以后，該燒瓶用一氧化碳填充到剛好高于1個大氣壓的壓力。一氧化碳的壓力保持72小時。濾出固體，粗反應混合物以通常方式后處理，獲得S6-50。實施例54雙環(huán)[2.2.1]庚烷-2-內-(4-甲氧基)芐基-3-內-(三甲基甲硅烷基乙氧基羰基)氨基-5-外-6-外-二羧酸酐(S6-51)。將S6-50、甲酸和催化量的對甲苯磺酸在90℃下加熱一整夜。將乙酸酐加入到反應混合物中，再讓它回流另外6小時。脫除溶劑，用醚洗滌，獲得S6-51。實施例55雙環(huán)[2.2.1]庚烷-2-內-(4-甲氧基)芐基-3-內-(三甲基甲硅烷基乙氧基羰基)氨基-5-外-羧基-6-外-甲基二羧酸酯(S6-52)。向S6-51在等量的甲苯和四氯化碳中的溶液添加奎寧。將該懸浮液冷卻到-65℃和攪拌1小時。用30分鐘緩慢添加3當量的甲醇。將該懸浮液在-65℃下攪拌4天，隨后脫除溶劑。所得白色固體在乙酸乙酯和2MHCl之間分配，后處理有機層中的S6-52。實施例56雙環(huán)[2.2.1]庚烷-2-內-(4-甲氧基)芐基-3-內-(三甲基甲硅烷基乙氧基羰基)氨基-5-外-(三甲基甲硅烷基乙氧基羰基)氨基-6-外-甲基二羧酸酯(S6-53)。向S6-52的苯溶液添加三乙胺和二苯基磷?；B氮化物。將該溶液回流24小時，然后冷卻到室溫。添加2-三甲基甲硅烷基乙醇，再將溶液回流另外48小時。將苯溶液在乙酸乙酯和1M碳酸氫鈉之間分配。合并有機層，用1M碳酸氫鈉洗滌和用硫酸鈉干燥。在減壓下蒸發(fā)溶劑，得到S6-53。實施例57雙環(huán)[2.2.1]庚烷-2-外-(4-甲氧基)芐基-3-內-(三甲基甲硅烷基乙氧基羰基)氨基-5-外-(三甲基甲硅烷基乙氧基羰基)氨基-6-內-甲基二羧酸酯(S6-54)。向S6-53的四氫呋喃溶液小心地添加叔丁醇鉀。將該堿性溶液回流24小時，隨后添加乙酸。標準萃取法得到雙差向異構化產物S6-54。實施例58六聚物的制備六聚物1a-Br在0℃下向0.300g(1R，2R)-(-)-反式-1，2-二氨基環(huán)己烷(2.63mmol)在5mLCH2Cl2中的溶液添加0.600g的2，6-二甲酰基-4-溴苯酚(2.62mmol)在5mLCH2Cl2中的溶液。將該黃色溶液加熱到室溫和攪拌48小時。潷析該反應溶液，再加到150mL的甲醇中。在靜置30分鐘之后，收集黃色沉淀物，用甲醇洗滌，再進行空氣干燥(0.580g；72％產率)。1HNMR(400MHz，CDCl3)δ14.31(s，3H，OH)，8.58(s，3H，CH＝N)，8.19(s，3H，CH＝N)，7.88(d，3H，J＝2.0Hz，ArH)，7.27(d，3H，J＝2.0Hz，ArH)，3.30-3.42(m，6H，CH2-CH-N)，1.41-1.90(m，24H，脂族)。MS(FAB)對于C42H46N6O3Br3計算值923.115；實測值923.3[M+H]+。實施例59六聚物的制備六聚物1a在0℃下，向0.300g(1R，2R)-(-)-反式-1，2-二氨基環(huán)己烷(2.63mmol)在6mLCH2Cl2中的溶液添加0.826g的2，6-二甲?；?4-(1-十二碳-1-炔)苯酚(2.63mmol)在6mLCH2Cl2中的溶液。將該橙色溶液在0℃下攪拌1小時，然后加熱到室溫，此后，繼續(xù)攪拌16小時。潷析該反應溶液，再加到150mL的甲醇中。在潷析該甲醇溶液之后，獲得了粘性黃色固體。殘留物進行色譜提純，獲得了黃色粉末。1HNMR(400MHz，CDCl3)δ14.32(s，3H，OH)，8.62(s，3H，CH＝N)，8.18(s，3H，CH＝N)，7.84(d，3H，J＝2.0Hz，ArH)，7.20(d，3H，J＝2.0Hz，ArH)，3.30-3.42(m，6H，CH2-CH-N)，2.25(t，6H，J＝7.2Hz，炔丙基)，1.20-1.83(m，72H，脂族)，0.85(t，9H，J＝7.0Hz，CH3).13CNMR(400MHz，CDCl3)δ163.4，161.8，155.7，136.9，132.7，123.9，119.0，113.9，88.7，79.7，75.5，73.2，33.6，33.3，32.2，29.8，29.7，29.6，29.4，29.2，29.1，24.6，24.5，22.9，19.6，14.4。MS(FAB)對于C78H109N6O3計算值1177.856；實測值1177.8[M+H]+。實施例60六聚物的制備六聚物1d-C12向0.240g的2，6-二甲?；?4-(1-十二碳烯)苯酚(0.76mmol)在10mL苯中的溶液添加(1R，2R)-(-)-反式-1，2-二氨基環(huán)己烷(0.087g，0.76mmol)的10mL苯溶液。將該溶液在室溫下在避光的條件下攪拌48小時。將該橙黃色溶液干燥和進行色譜分離(硅石，50/50丙酮/Et2O)，獲得了黃色粘性固體(33％產率)。1HNMR(400MHz，CDCl3)δ14.12(s，3H，OH)，8.62(s，3H，CH＝N)，8.40(s，3H，CH＝N)，7.82(d，3H，J＝2.0Hz，ArH)，7.28(d，3H，I＝2.0Hz，ArH)，6.22(d，3H，乙烯基)，6.05(d，3H，乙烯基)，3.30-3.42(m，6H，CH2-CH-N)，1.04-1.98(m，87H，脂族)。MS(FAB)對于C78H115N6O3計算值1183.90；實測值1184.6[M+H]+。實施例61四聚物的制備四聚物2-苯基六聚物的制備六聚物6-苯基將三乙胺(0.50ml，3.59mmol)和(1R，2R)-(-)-反式-1，2-二氨基環(huán)己烷(0.190g，1.66mmol)在150mLEtOAc中合并和用N2吹洗5分鐘。用6小時向該溶液滴加溶于100mLEtOAc中的0.331g間苯二甲酰氯(1.66mmol)。過濾溶液和將濾液干燥。TLC(5％甲醇/CH2Cl2)顯示該產物混合物主要由兩種大環(huán)組合物組成。色譜分離(硅石，5％甲醇/CH2Cl2)得到以上四聚物(0.020g，5％產率)和六聚物(約10％)。四聚物1HNMR(400MHz，CDCl3)δ7.82(s，1H)，7.60(brs，2H)，7.45(brs，2H)，7.18(brs，1H)，3.90(brs，2H)，2.22(d，2H)，1.85(m，4H)，1.41(m，4H)。MS(ESI)對于C28H33N4O4計算值489.25；實測值489.4[M+H]+。六聚物MS(ESI)對于C42H49N6O6計算值733.37；實測值733.5[M+H]+。實施例62由苯和環(huán)己烷環(huán)狀合成子制備大環(huán)模塊n＝2，四聚物lf-甲氧基n＝3，六聚物lf-甲氧基n＝4，八聚物lf-甲氧基向4-十二烷基-2，6-二甲?；钕忝?24mg；0.072mmol)的5mL二氯甲烷溶液添加(1R，2R)-(-)-反式-1，2-二氨基環(huán)己烷(8.5mg；0.074mmol)的5mL二氯甲烷溶液。將該溶液在室溫下攪拌16小時，然后加到短硅石柱的頂部。用二乙醚洗脫，然后除去溶劑，分離出22mg的灰白色固體。陽離子電霧化質譜分析法證明了在該灰白色的固體中存在四聚物(m/z822，MH+)，六聚物(m/z1232，MH+)和八聚物(m/z1643，MH+)。計算的分子量是如下四聚物+H(C54H85N4O2，821.67)；六聚物+H(C81H127N6O3，1232.00)；八聚物+H(C108H169N8O4，1643.33)。實施例63不希望受任何一特定理論的限制，估計大環(huán)模塊的孔隙尺寸的一種方法是量子力學(QM)和分子力學(MM)計算法。在本實施例中，使用具有兩種類型合成子的大環(huán)模塊，即“A”和“B”，并且在合成子之間的所有連接基被假設是相同的。對于QM和MM計算法來說，用動態(tài)試驗計算孔隙面積的均方根誤差。對于QM，各模塊首先使用Allinger(美國化學會會志，1977，998127)和Burkert等人(分子力學，美國化學學會專刊177，1982)的MM+力場方法來優(yōu)化。它們然后使用AM1Hamiltonian再優(yōu)化(Dewar等人，美國化學會會志，1985，1073903；Dewar等人，美國化學會會志，1986，1088075；Stewart，J.Comp.AidedMol.Design，1990，41)。為了證明在優(yōu)化結構鄰近的該勢能表面的性質，使用數值雙差分化計算相關的赫斯矩陣。對于MM，使用OPLS-AA力場方法(Jorgensen等人，美國化學會會志，1996，11811225)。對于亞胺連接基，二面角被限制在180°±10°。這些結構被最小化，使用0.5飛秒時間步長來均分1皮秒。然后用1.5飛秒時間步長進行5納秒動態(tài)試驗。每一皮秒保存結構。結果示于表12和13。從對于各種連接基和大環(huán)模塊孔隙大小的QM和MM計算得到的大環(huán)模塊孔隙面積示于表12中。在表12中，大環(huán)模塊具有交替合成子“A”和“B”。合成子“A”是在1，3-苯基位置偶聯于連接基L的苯合成子，而合成子“B”在表的左側欄中示出。表12各種大環(huán)模塊(埃2)的孔隙面積從對于各種連接基和大環(huán)模塊孔隙大小的QM和MM計算得到的其它大環(huán)模塊孔隙面積示于表13中。在表13中，大環(huán)模塊具有交替合成子“A”和“B”。在表13中，合成子“A”是在2，7-萘基位置偶聯于連接基L的萘合成子，而合成子“B”在表的左側欄中示出。表13各種大環(huán)模塊(埃2)的孔隙面積在圖17A和17B中示出了具有取代基組的一些六聚物大環(huán)模塊的能量最小化構象的實例。參見圖17A，顯示了具有一組-OH取代基的六聚物1-h-(OH)3。參見圖17B，顯示了具有一組-OEt取代基的六聚物1-h-(OEt)3。在這兩個實例之間的孔結構和面積的差別(這也反映了構象和柔性差異)是明顯的。該大環(huán)模塊獲得了可用于調節(jié)孔隙的組合物。乙氧基合成子取代基比羥基合成子取代基優(yōu)先被選擇用于該六聚物組合物是可以用來輸送所選擇的物質的方法。六聚物1-h-(OH)3六聚物1-h-(OEt)3大環(huán)模塊的孔隙尺寸使用兩端施加電壓的雙層工序用實驗測定。一定量的大環(huán)模塊被插入到由卵磷脂和磷脂酰乙醇胺形成的脂雙分子層中。將含有所要測試的陽離子物質的溶液投放到該雙層的某一面上。在另一面上是含有已知能通過大環(huán)模塊孔的參照陽離子物質的溶液。選擇用于電荷平衡所需的陰離子，該陰離子不能通過大環(huán)模塊的孔隙。當將正電位施加于在含有試驗物質的脂雙分子層那側的溶液時，如果試驗物質通過大環(huán)模塊的孔隙，那么檢測到電流。然后將電壓換向，以檢測由于參照物質通過孔隙輸送而產生的電流，從而證明該雙層是輸送的阻隔物和大環(huán)模塊的孔隙提供了物質的輸送。通過使用以上技術，由1R，2R-(-)-反式二氨基環(huán)己烷和2，6-二甲縮醛-4-(1-十二碳-1-炔基)苯酚合成子組成的、具有亞胺連接基的六聚物大環(huán)模塊(在表1中的第一模塊)被測試對于各種離子物質的輸送性能。結果在表14中給出。表14大環(huán)模塊孔隙大小的兩端施加電壓的雙層試驗表14的結果表明，從所選擇模塊中的孔隙通過的截止值是在2.0和2.6埃之間的范德華半徑。在表12中，QM和MM計算孔徑尺寸作為面積給出。使用圓面積方程式A＝πr2，由表12的第一模塊孔隙的計算面積14.3_2，獲得了2.13_的r值。具有小于2.13_的范德華半徑的離子預期可穿過孔隙，而具有更大半徑的那些離子則不能通過孔隙，并且觀測到的情況就是如此。具有2.0_半徑的CH3NH3+穿過孔隙，而具有2.6_半徑的CH3CH2NH3+沒有穿過。不希望受特定理論的束縛，并且認識到有幾個因素影響孔隙輸送，所觀測到的水合離子通過孔隙的能力可以歸因于進入孔隙的物質的部分脫水，水分子和離子單獨通過孔隙輸送或在輸送過程中具有減低的相互作用以及在輸送之后的水分子和離子的再配位?？紫督Y構、組成和化學性質的詳細情況、大環(huán)模塊的柔性和其它相互作用可以影響輸送過程。實施例64在表15中舉例說明了1，2-亞胺連接的和1，2-胺連接的六聚物大環(huán)模塊的孔隙性能。參見表15，該雙層鉗位數據指示，某些物質在模塊孔隙中的通過和排斥與孔隙的計算尺寸相關。此外，這些令人驚訝的數據顯示，原子和/或構造細部的布置的微細變化可以導致輸送性能的明顯變化，以及尤其通過改變合成子和連接基可以調節(jié)經由孔隙的輸送。表15大環(huán)模塊孔隙大小的兩端施加電壓的雙層試驗<tablesid="table11"num="014"><tablewidth="846">溶質物質溶質的半徑有H2O的溶質的半徑(在括號中的第二水合殼的半徑)六聚物1a(1，2-亞胺)半徑＝3.3_六聚物1jh(1，2-胺)半徑＝3.9_Li+0.62.0(5.6)否是Na+1.02.2是是K+1.32.7是是Ca2+1.02.7是是Mg2+0.72.8(5.5)否是NH3+1.92.9是是Cs+1.73是是MeNH3+23是是EtNH3+2.63.6否是NMe4+2.63.6否是氨基胍鎓3.14.1否是膽堿3.84.8否是NEt4+3.94.4否否葡糖胺4.25.2否否NPr4+---否</table></tables>六聚物1a-1，2-亞胺六聚物1jh-1，2-胺實施例65六聚物1a-Me的朗繆爾等溫線和等壓蠕變分別示于圖18A和18B中。六聚物1a-Me六聚物1a-C15在圖18B中用等壓蠕變數據顯示出六聚物1a-Me的朗繆爾膜的相對穩(wěn)定性。在5mN/m表面壓力下，約30分鐘之后的膜面積減少約30％。六聚物1a-C15的朗繆爾等溫線和等壓蠕變分別示于圖19A和19B中。在圖19B中用等壓蠕變數據顯示出六聚物1a-C15的朗繆爾膜的相對穩(wěn)定性。在10mN/m表面壓力下，約30分鐘之后膜面積減少約1-2％，而在約60分鐘以后減少約2％。六聚物1a-C15的破壞壓力是大約18mN/m。實施例66四聚物4jh用模板合成的亞胺八聚物。在氬氣下向裝有冷凝器和加料漏斗的具有攪拌棒的三頸100mL圓底燒瓶添加兩親性二醛苯酚1(500mg，1.16mmol)。接著，連續(xù)添加Mg(NO3)2·6H2O(148mg，0.58mmol)2和Mg(OAc)2·4H2O(124mg，0.58mmol)。使燒瓶處于真空之下，再用氬氣3X回填充。在氬氣下用注射器將無水甲醇轉移到燒瓶內，再攪拌所得懸浮液。然后使混合物回流10分鐘，獲得均勻溶液。在正氬氣壓力下使反應冷卻到室溫。將(1R，2R)-(-)-反-1，2-二氨基環(huán)己烷4加入到加料漏斗中，隨后在氬氣下用套管轉移無水甲醇(11.6mL)。經1小時將該二胺/MeOH溶液滴加到攪拌的均勻金屬模板/二醛溶液中，獲得了橙色油。用玻璃塞替代加料漏斗，再讓混合物回流3天。在真空中除去溶劑，獲得了黃色結晶固體，該固體可不用進一步純化而直接使用。胺八聚物。在氬氣下向具有攪拌棒的50mLschlenk燒瓶添加亞胺八聚物(314mg，0.14mmol)。接著，在氬氣下用注射器添加無水THF(15mL)和MeOH(6.4mL)，并在室溫下攪拌該懸浮液。向該均勻溶液按份添加NaBH4(136mg，3.6mmol)，再將混合物在室溫下攪拌12小時。過濾溶液，隨后添加19.9mLH2O。通過添加4MHCl將pH調節(jié)到大約2，然后添加6.8mL的乙二胺四乙酸二鈉鹽二水合物(0.13M水溶液)和將混合物攪拌5分鐘。向該溶液添加2.0％氫氧化銨，繼續(xù)攪拌另外5分鐘。溶液用乙酸乙酯(3×100mL)萃取，分離有機層，用硫酸鈉干燥和用旋轉蒸發(fā)除去溶劑，獲得淺黃色固體。在氯仿和己烷中重結晶，獲得胺八聚物。分子量由ESIMS證實M+H＝實驗值＝2058.7m/z，計算值＝2058.7m/z。實施例67六聚物1j-1，2-亞胺六聚物1jh-1，2-胺六聚物1j。兩種底物，(-)-R，R-1，2-反-二氨基環(huán)己烷(0.462mmol，0.053g)和2，6-二甲?；?4-十六烷基芐基苯酚羧酸酯(0.462mmol，0.200g)添加到10mL的含有磁力攪拌棒的管形瓶中，隨后添加2mL的CH2Cl2。將黃色溶液在室溫下攪拌。在24小時之后，反應溶液與二乙醚一起通過硅膠，再通過旋轉蒸發(fā)脫除溶劑。(232mg；98％產率)。1HNMR(400MHz，CDCl3)δ14.11(s，3H，OH)，8.67(s，3H，CH＝N)，8.23(s，3H，CH＝N)，7.70(s，3H，ArH)，7.11(s，3H，ArH)，4.05-3.90(t，6H，3J＝6.6Hz，CH2C(O)OCH2(CH2)14CH3)，3.44(s，6H，CH2C(O)OCH2(CH2)14CH3)，3.30-3.42(m，6H，CH2-CH-N)，1.21-1.90(m，108H，脂族)0.92-0.86(t，9H，3J＝6.6Hz)。ESIMS(+)對于C96H151N6O9計算值1533；實測值1534[M+H]+。六聚物1jh。在氬氣下在具有磁力攪拌棒的100mL梨形燒瓶中加入六聚物lj(0.387mmol，0.594g)，并溶于THF∶MeOH(分別是7∶3，28∶12mL)中。接著，在室溫下用6.5小時緩慢地按份添加NaBH4(2.32mmol，0.088g)。用旋轉蒸發(fā)脫除溶劑，將殘留物溶于125ml乙酸乙酯中和用3×50mL的H2O洗滌。分離有機層，用Na2SO4干燥，再通過旋轉蒸發(fā)脫除溶劑。殘留物在CH2Cl2和MeOH中再結晶，得到白色固體(0.440g；74％產率)。1HNMR(400MHz，CDCl3)δ6.86(s，6H，ArH)，4.10-4.00(t，6H，3J＝6.6Hz，CH2C(O)OCH2(CH2)14CH3)，3.87-3.69(dd，6H，3J＝13.7Hz，3J(CNH)＝42.4HzCH2-CH-N)，3.43(s，6H，CH2C(O)OCH2(CH2)14CH3)，2.40-2.28(m，6H，脂族)，2.15-1.95(m，6H，脂族)，1.75-1.60(m，6H，脂族)，1.60-1.55(m，6H，脂族)1.37-1.05(m，84H，脂族)0.92-0.86(t，9H，3J＝6.8Hz)。ESIMS(+)對于C96H163N6O9計算值1544；實測值1545[M+H]+。實施例68六聚物1a-Me-1，2-亞胺六聚物1A-Me。將2-羥基-5-甲基-1，3-苯二甲醛(53mg，0.32mmol)在二氯甲烷(0.6mL)中的溶液加入到(1R，2R)-(-)-1，2-二氨基環(huán)己烷(37mg，0.32mmol)在二氯甲烷(0.5mL)中的溶液中。將混合物在環(huán)境溫度下攪拌16小時，滴加到甲醇(75mL)中和冷卻(4℃)4小時。收集沉淀物，獲得71mg(92％)的六聚物1A-Me。1HNMR(CDCl3)δ13.88(s，3H，OH)，8.66(s，3H，ArCH＝N)，8.19(s，3H，ArCH＝N)，7.52(d，3H，J＝2Hz，ArH)，6.86(d，3H，J＝2Hz，ArH)，3.35(m，6H，環(huán)己烷1，2-H′s)，2.03(3，9H，Me)，1.6-1.9(m，18H，環(huán)己烷3，6-H2and4eq，5eq-H′s)，1.45(m，6H，環(huán)己烷4ax，5ax-H′s)；13CNMRδ63.67，159.55，156.38，134.42，129.75，127.13，119.00，75.68，73.62，33.68，33.41，24.65，24.57，20.22；ESI(+)MSm/e(％)727M+H(100)；IR1634cm-1。實施例69六聚物1jh-AC將32.7mg六聚物1jh(再結晶次數)加入到30mL干燥THF中。使用隨后Schlenk技術將100μl三乙胺和100μl丙烯酰氯(新蒸餾)加入到該THF混合物中。溶液在丙酮/干冰浴中攪拌18小時。在除去溶劑之后，留下了白色沉淀物。將沉淀物再溶解在CH2Cl2中，用多孔玻璃漏斗過濾。將CH2Cl2溶液加入到分液漏斗中，用水洗滌一次，隨后用鹽水(NaCl)洗滌兩次。CH2Cl2溶液在MgSO4上干燥和然后過濾除去MgSO4。在脫除溶劑之后，剩下了黃色沉淀物。1HNMR(CDCl3)δ-0.867-0.990(3H)，1.259(21.8H)，1.39(1.86H)，1.64(12.7H)，2.8(1.25H)，3.46-3.62(2.47H)，3.71(0.89H)，3.99(2.46H)，5.06(0.71H)，5.31(3.80H)，5.71(1.43H)，5.90(0.78H)，6.2-6.4(2.49H)，6.59(0.80H)，6.78(0.47H)，6.98(0.28H).FTIR-ATR3340，2926(-CH2-)，2854(-CH2-)，1738(酯羰基)，1649and1613(丙烯酸酯)，983(＝CH)，959sh(＝CH2)。ESI-MS1978.5(Hex1JhAC+8-AC)，1948.8(Hex1JhAC+7-AC+Na+)，1923.3(Hex1JhAC+7-AC)，1867.6(Hex1JhAC+6-AC)，1842.6，1759.7(Hex1JhAC+4-AC)。權利要求1.納米膜，它包括偶聯取向的兩親性大環(huán)模塊。2.權利要求1的納米膜，其中模塊是選自六聚物1a，六聚物1dh，六聚物3j-胺，六聚物1jh，六聚物1jh-AC，六聚物2j-胺/酯，六聚物1dh-丙烯酰基，八聚物5jh-天門冬氨酸，八聚物4jh-丙烯?；退鼈兊幕旌衔?。3.權利要求1的納米膜，其中模塊是六聚物1dh。4.權利要求1的納米膜，其中模塊是通過模塊的反應活性官能團偶聯的。5.權利要求1的納米膜，其中模塊偶聯于至少一個連接劑分子上。6.權利要求5的納米膜，其中至少一種連接劑分子選自(RO)2BR′B(OR)2X-(CH2)n-XXC(O)-(CH2)n-C(O)X和它們的混合物，其中m＝1-10，n＝1-6，R是H或CH3，R’是-(CH2)n-或苯基，R″是-(CH2)n-，聚乙二醇(PEG)，或聚丙二醇(PPG)，和X是Br、Cl、I或離去基團，該離去基團由碳、氧、氮、鹵素、硅、磷、硫和氫原子組成，并具有1-20個碳原子。7.權利要求1的納米膜，其中兩親性大環(huán)模塊具有疏水性尾，它能通過化學、熱、光化學、電化學或輻照方法來分裂。8.通過化學、熱、光化學、電化學或輻照方法偶聯的權利要求1的納米膜。9.權利要求1的納米膜，具有低于約30納米的厚度。10.權利要求1的納米膜，具有低于約4納米的厚度。11.權利要求1的納米膜，具有低于約1納米的厚度。12.權利要求1的納米膜，具有下列過濾功能13.權利要求1的納米膜，具有下列過濾功能14.權利要求1的納米膜，其中納米膜對于病毒和更大的物質是不可滲透的。15.權利要求1的納米膜，其中納米膜對于免疫球蛋白G和更大的物質是不可滲透的。16.權利要求1的納米膜，其中納米膜對于清蛋白和更大的物質是不可滲透的。17.權利要求1的納米膜，其中納米膜對于β2-小球蛋白和更大的物質是不可滲透的。18.權利要求1的納米膜，其中納米膜僅僅對于水和更小的物質是可滲透的。19.權利要求1的納米膜，具有13kDa的分子量截止值。20.權利要求1的納米膜，具有190Da的分子量截止值。21.權利要求1的納米膜，具有100Da的分子量截止值。22.權利要求1的納米膜，具有45Da的分子量截止值。23.權利要求1的納米膜，具有20Da的分子量截止值。24.權利要求1的納米膜，它對于水分子和在水中的Na+、K+和Cs+具有高滲透性。25.權利要求24的納米膜，它對于葡萄糖和尿素具有低滲透性。26.權利要求1的納米膜，它對于水分子和在水中的Cl-具有高滲透性。27.權利要求1的納米膜，它對于水分子和在水中的K+具有高滲透性，和對于在水中的Na+具有低滲透性。28.權利要求1的納米膜，它對于水分子和在水中的Na+具有高滲透性，和對于在水中的K+具有低滲透性。29.權利要求1的納米膜，它對于在水中的尿素、肌酸酐、Li+、Ca2+和Mg2+具有低滲透性。30.權利要求29的納米膜，它對于在水中的Na+、K+、磷酸氫鹽和磷酸二氫鹽具有高滲透性。31.權利要求29的納米膜，它對于在水中的Na+、K+和葡萄糖具有高滲透性。32.權利要求1的納米膜，它對于在水中的肌紅蛋白、卵清蛋白和清蛋白具有低滲透性。33.權利要求1的納米膜，它對于有機化合物具有高滲透性，和對于水具有低滲透性。34.權利要求1的納米膜，它對于水分子具有低滲透性，和對于氦氣和氫氣具有高滲透性。35.納米膜阻礙層，包括至少兩層權利要求1的納米膜。36.權利要求35的納米膜阻隔層，進一步包括在任何兩個納米膜層之間的至少一個間隔層。37.權利要求36的納米膜阻隔層，其中間隔層包括聚合物或凝膠層。38.權利要求1的納米膜，它沉積在基材上。39.權利要求38的納米膜，其中基材是多孔的。40.權利要求38的納米膜，其中基材是無孔的。41.權利要求1的納米膜，它具有表面附接基團。42.權利要求41的納米膜，其中表面附接基團選自氨基，羥基，鹵素，硫醇，炔基，鎂鹵素，醛，-CH＝C(CH3)2，乙烯基，-(C＝C)-CH＝CH2，-OC(O)CH(CH3)2，-OC(O)CH＝CH2，-NC(O)CH＝CH2，羧酸酯，異氰酸酯，環(huán)氧化物，抗生物素蛋白鏈菌素，和它們的混合物。43.權利要求1的納米膜，它通過表面附接基團以共價鍵連接于基材上。44.權利要求1的納米膜，它通過離子相互作用連接于基材上。45.權利要求1的納米膜，進一步包括基材；其中納米膜通過生物素-抗生物素蛋白鏈菌素偶聯作用偶聯于基材上。46.一種過濾方法，包括使用權利要求1的納米膜從流體中分離組分。47.納米膜，包括使用朗繆爾單分子層表面膜秤沉積在基材上的取向大環(huán)模塊。48.權利要求47的納米膜，其中模塊是選自六聚物1a，六聚物1dh，六聚物3j-胺，六聚物1jh，六聚物1jh-AC，六聚物2j-胺/酯，六聚物1dh-丙烯?；?，八聚物5jh-天門冬氨酸，八聚物4jh-丙烯酰基，和它們的混合物。49.納米膜，包括偶聯的取向兩親性分子和取向的兩親性大環(huán)模塊。50.權利要求49的納米膜，其中兩親性分子包括至少兩種不同的兩親性分子。51.權利要求50的納米膜，其中兩親性大環(huán)模塊包括至少兩種不同的兩親性大環(huán)模塊。52.納米膜，它包括通過親水基偶聯的取向兩親性分子，其中兩親性分子選自C7-C40烷基胺，C7-C40烷基硫醇，和它們的混合物。53.一種包括偶聯取向大環(huán)模塊的納米膜，它由包括以下步驟的方法制備(a)提供包括偶聯的取向大環(huán)模塊的納米膜，其中偶聯的取向大環(huán)模塊包括疏水性區(qū)域，該區(qū)域能通過化學、熱、光化學、電化學或輻照方法分裂；和(b)分裂疏水性區(qū)域。全文摘要本發(fā)明涉及用于過濾的納米膜，它是從取向兩親性分子和取向大環(huán)模塊生產的。該兩親性物質可以在界面或表面上取向。該納米膜可以將取向層沉積或附接于基材上來制備。納米膜也可通過將取向大環(huán)模塊偶聯以提供薄膜來制備。文檔編號C07D259/00GK1646501SQ03807540公開日2005年7月27日申請日期2003年2月7日優(yōu)先權日2002年2月7日發(fā)明者J·克里塞爾,T·B·卡爾皮希恩,D·B·比維尼,G·梅里爾,M·S·埃德爾斯坦,T·H·史密斯,J·A·懷特福德,R·T·喬納斯,M·米克拉切爾,S·喬希申請人:科瓦倫特合伙責任有限公司