浅谈螺旋聚合物

螺旋聚合物广泛存在于自然界中,天然大分子如DNA、蛋白质和胶原等都呈现出神奇的螺旋结构,这些规整的二级结构对于生命体维持正常的生命活动至关重要。螺旋结构存在手性特征并具有旋光性,奇特的结构赋予了螺旋聚合物独特的性质和功能,使得螺旋聚合物在手性识别、不对称催化、手性响应和数据存储等领域显示了广阔的应用前景。本文简要介绍了螺旋聚合物研究概况,综述了动态和静态螺旋聚合物的研究进展,以及螺旋聚合物的功能和应用。     

手性螺旋状配合物的自组装

手性和螺旋是生命体系中对生物功能起着重要作用的两大元素。近年来,由于螺旋状配合物特别是手性螺旋配合物被陆续发现在不对称催化、分子识别、手性拆分、非线性光学材料等方面存在较大的应用价值而备受化学家的关注。该文主要针对国内外已报道的手性螺旋配合物的组装方式进行分类总结,概括了手性螺旋配合物的主要构筑途径,包括:氢键作用、配位作用、π-π堆积以及亲银作用。     

具有多向螺旋结构的碳纳米纤维

The nanocarbonaceous material with helical structure is considered to be promising as nanocoils. Both left and right-handed helical structures normally coexist and are disordered. So far， there has been no report about double or multi-directional helical structures on an individual nanomaterial. In this paper， Multi-directional helical structures were observed in an individual carbon nanofiber during the pyrolysis of acetylene at a mixture of C₂H₂∶H₂=2∶1. It is possible to control and prepare multi-directional helical nanomaterial， and it can be used into new application area.     

Study on the Hydration Shell of Single-helical of Konjac Glucomannan

The local maxima of water density in the space near the single-helical of Konjac glucomannan as well as the dominant conformation of the system was studied by molecular dyna-mics under the water environment. The results indicate that the hydration shell,potential energy,and its hydrogen bond network with water bridges of the left-handed single-helix conformation was favored compared to those of right-handed single-helix conformation. This work suggests that the left-handed single-helix conformation was the dominant conformation of KGM in the water environment.     

几种手性原子转移自由基聚合引发剂的合成及其在螺旋选择性聚合中的应用

合成了(S)-2,2'-二(溴甲基)-1,1'-联萘, (S)-2'-甲基-2-溴甲基-1,1'-联萘, α-溴代苯乙酸薄荷酯, N-薄荷基-α-溴代苯乙酰胺和α-溴代苯乙酸胆甾烷醇酯5种旋光的溴代烷并将其用作非手性单体甲基丙烯酸-1-苯基二苯并环庚醇酯 (PDBSMA)的原子转移自由基聚合(ATRP)的手性引发剂. 为了使这些手性引发剂在引发一步生成的初级自由基不发生消旋化, 引发剂中的手性中心都不直接与溴原子相连. 用这5种手性溴代烷做引发剂引发PDBSMA的ATRP所得聚合物可分成四氢呋喃(THF)可溶部分和THF不溶部分. THF可溶部分具有较大的比旋光度. 对THF可溶部分的手性光学性质研究以及比较该部分聚合物和在同样引发条件下得到的甲基丙烯酸甲酯聚合物的比旋光度, 我们得出聚合物大的比旋光度是由聚合物单手性螺旋过量引起的结论, 即合成的手性引发剂对PDBSMA的ATRP均有一定的螺旋选择性, 其中(S)-2,2'-二(溴甲基)-1,1'-联萘、(S)-2'-甲基-2-溴甲基-1,1'-联萘螺旋选择性最好. 引发剂的螺旋诱导能力跟聚合反应的温度有很大关系, 聚合温度上限为70 ℃, 在0～70 ℃之间, 随着温度的升高引发剂的螺旋选择性逐渐增强.     

甲基取代的手性环酯化合物的螺旋结构与旋光性分析

利用螺旋片段判定规则,结合X射线衍射结构图及模型结构,对4个大环酯类化合物及甲基取代产物的螺旋结构与旋光性进行了定量分析,检测结果证明了理论分析的正确性;对旋光值变化规律给予了合理解释.     

螺旋结构与旋光性 Ⅰ.螺旋结构和旋光方向

本文分析了旋光性分子中的螺旋结构,由此得出结论:螺旋结构是引起旋光性的根本原因。右手螺旋一定为右旋的,左手螺旋一定为左旋的。当分子内存在螺旋结构,而这些螺旋结构的旋光性不能完全相互抵消时,这个分子一定有旋光性。从螺旋方向可以预测旋光方向,知道旋光方向以预测螺旋方向,进而预测化合物的构型。     

螺旋结构和旋光性

旋光性是由分子结构决定的。各种类型的光活性分子内都存在螺旋结构。左螺旋为左旋的，右螺旋为右旋的。分子内含有多少个螺旋时，则所有螺旋旋光度的代数和为正是右旋的，为负是左旋的。因此，由旋光方向可预测分子的构型和构象。     

DNA结合蛋白结构域的研究进展*

本文综述了3种DNA结合蛋白结构域-螺旋一转折一螺旋、亮氨酸拉链、锌指近年来的研究进展。参考文献65篇。     

S-(-)-2,2′-联二萘酚衍生物的合成及其螺旋结构与旋光性的关系

以S-(-)-2,2’-联二萘酚为手性模板分子,合成出了它的两个七元环衍生物.通过对它们的旋光值、X衍射结构及构象的研究,找出了它们的螺旋结构与旋光性的关系,并对其族光大小进行了比较.此外,首次提出我们建立的螺旋片段判定规则及我们定义的ω值.     

（＋）-甲基丙烯酸{2,5-双[4′-（（S）-2-甲基丁氧基）苯基]苯基}酯的合成及其螺旋选择性自由基聚合

设计合成了手性单体（＋）-甲基丙烯酸{2,5-双[4′-（（S）-2-甲基丁氧基）苯基]苯基}酯,并进行了自由基溶液聚合.相比于单体,聚合物的比旋光度有显著的同向增长,且在其圆二色光谱上对应于三联苯侧基以及酯基的吸收区域呈现明显的Cotton效应,说明其主链可能采取某一旋向占优的螺旋构象.研究了聚合条件对聚合物旋光性质的影响.结果表明,采用极性大的芳香族溶剂或增加单体浓度有利于获得旋光度大的聚合物;随聚合温度增加,聚合物旋光度先增加后减小,在80℃时聚合达到最大值.该聚合物比甲基丙烯酸三芳基甲基酯类光学活性螺旋链聚合物具有更好的化学结构稳定性和立体结构稳定性.     

两个基于半刚性双甲基苯并咪唑配体的螺旋型镉配位聚合物

以1,4-双（2-甲基苯并咪唑-1-亚甲基）苯（bmb）为主配体与Cd（NO₃）₂反应,通过改变辅助双羧酸配体2个羧基间的连接基团,得到了2个配位聚合物{[Cd（bmb）（tba）]·DMF}_n（1）和[Cd（bmb）（ada）]_n（2）（H₂tda=5-叔丁基间苯二甲酸,H₂ada=1,3-金刚烷二乙酸）。结构分析表明聚合物1显示二维三明治结构,带有交替的左手和右手螺旋链。聚合物2也显示了二维三明治结构,带有meso-螺旋和微孔。聚合物1和2都显示了强的荧光发射和高的热稳定性。     

新型长链芳香酰胺聚合物的合成

3,5-二胺基苯甲酰胺与4,6-二烷氧基-1,3-苯二甲酰氯经缩合反应合成了两个新型的长链芳香酰胺聚合物,其结构经1H NMR,IR和GPC表征。     

两个基于半刚性双甲基苯并咪唑配体的螺旋型镉配位聚合物

以1,4-双（2-甲基苯并咪唑-1-亚甲基）苯（bmb）为主配体与Cd（NO₃）₂反应,通过改变辅助双羧酸配体2个羧基间的连接基团,得到了2个配位聚合物{[Cd（bmb）（tba）]·DMF}_n（1）和[Cd（bmb）（ada）]_n（2）（H₂tda=5-叔丁基间苯二甲酸,H₂ada=1,3-金刚烷二乙酸）。结构分析表明聚合物1显示二维三明治结构,带有交替的左手和右手螺旋链。聚合物2也显示了二维三明治结构,带有meso-螺旋和微孔。聚合物1和2都显示了强的荧光发射和高的热稳定性。     

双核三螺旋铁配合物的合成和结构

本文选择了2-羟基-1-萘醛与水合肼形成的席夫碱,[(HO)(C₁₀H₆)CH=N-N=CH(C₁₀H₆)(OH)],作为配体,设计组装了双核三螺旋的三价铁配合物。配合物中每一个铁离子以准八面体的配位方式分别与三个NO双齿单元配位, 三个配体分别桥联两个金属形成特定的三螺旋构型。分子内和分子间的π-π堆积作用对螺旋体的形成和堆积方式起着十分重要的作用。作为对照,本文还报道了配体的晶体结构。     

单糖结构及其旋光度的计算

根据螺旋理论的规律，对常见单糖及其甲甙的旋光度进行了计算。计算结果和测定值相当接近，在旋光方向上完全一致，旋光度数值也都在可接受的误差范围之内。证明单糖及其甙的立体结构和旋光性的关系是十分密切的。根据糖和糖甙的立体结构，可以推断旋光方向和旋光度的大小，反之，从旋光性也可以推断单糖及其甲甙的立体结构。     

螺旋链光学活性高分子的研究进展

论述了当前国际上螺旋光学活性高分子的类型，合成和结构特征，以及应用前景。     

仿生螺旋结构微马达研究进展

微型马达是对传统马达系统的功能拓展和有益补充,在污水处理、环境监测修复、靶向手术和药物输送等方面拥有潜在应用前景。在流体环境中,高效率驱动性能是微型马达面临的重要挑战。依据理论和研究实践,人们普遍选择仿生螺旋结构作为马达的微驱动策略,并取得诸多新进展。本文从螺旋结构驱动的理论研究、螺旋微结构制备方法、螺旋马达的驱动机制和应用基础研究等几个方面系统性综述了该领域近年的进展情况。最后提出了当前研究中亟待解决的科学问题并展望了未来重点研究方向。