基于天然小分子化合物的超分子手性自组装

超分子手性普遍存在于自然界和生命体内,可通过分子在非共价键作用下有序排列形成,对生命科学、药物化学及材料科学的发展起着重要的作用。天然产物来源广泛,具有独特的立体结构和多手性中心,由于其分子手性可以在组装过程中随着分子的有序堆积得到传递和放大,形成超分子手性结构,因此是一类优良的超分子手性构筑基元。研究天然产物的手性自组装,不仅可以拓展其在超分子化学中的应用,还能深化人们对自然界和生命体中手性现象的理解。本文总结了近年来甾体、三萜、氨基酸、糖等天然产物小分子化合物在超分子手性自组装方面的研究进展及其未来的发展前景。     

基于芳香分子-糖类手性超分子组装体及功能

手性超分子组装体广泛存在于自然界中,因其在材料、化学和生物学等领域广阔的应用前景,引起了科学家们极大的兴趣。其中以糖类分子作为手性源,经分子自组装构筑手性超分子组装体的研究已成为超分子化学领域的研究热点之一。本文综述了基于糖类修饰的苝酰亚胺分子、偶氮苯分子、联苯类分子和卟啉类分子等芳香分子化合物经自组装构筑的手性超分子组装体,介绍了其在有机溶剂和水的混合溶剂、水中的凝胶性质,超分子手性特征和功能,糖分子类型与超分子组装体手性间的关系等,并对基于糖类的手性超分子组装体的前景进行了展望。     

超分子手性组装体的构建与应用

超分子手性组装体通常由多种非共价相互作用协同驱动形成,是一类具有独特手性限域微环境的软物质,对材料工程、生命科学、光学器件、催化合成等领域的发展具有重要作用.其主要构建方法分为三种:手性基元组装、手性因素诱导非手性基元组装、非手性基元对称性破缺组装.通过分析近年来的研究成果,归纳了利用这三种方法构建超分子手性组装体的一般策略,并简要综述了超分子手性组装体在手性模板、手性识别、圆偏振发光及不对称催化领域中的应用进展与亟需弥补的缺陷.随着研究的深入,手性传递机制将得到进一步解释,未来将有助于人们理解生命体内的手性现象,有望最终解答自然界中的手性起源问题.     

二维分子组装的竞争性手性诱导

正手性分子组装是化学、材料、生命科学等领域研究的重要课题之一。研究分子组装过程的手性诱导和控制,对手性组装结构及材料的设计构筑及其在分子识别、分离、催化、不对称光学等领域的应用具有指导意义,也有助于对自然界中手性     

基于三萜骨架的超分子凝胶体系

基于有机小分子多级自组装形成的超分子凝胶,由于其潜在的应用前景越来越受到人们的关注。合理设计凝胶因子并实现在适当的溶剂中自组装形成纤维状结构,对于分子识别和自组装来说都有一定挑战。三萜化合物具有独特的手性骨架结构,是一类重要的生物活性天然产物,在消炎、降血脂、保肝护肾、抗菌、抗肿瘤、抗真菌等方面有着重要的药用价值。近年来,基于独特的手性刚性骨架和具有多个可修饰位点的特点,此类化合物的聚集性质和在超分子组装方面的应用已经引起关注。本文总结了未经修饰的五环三萜化合物的聚集组装性质和基于此类骨架的功能分子在超分子凝胶方面的研究,并介绍了此类超分子凝胶潜在的应用。结果表明,发展基于此类天然产物骨架的超分子组装体,不仅为超分子凝胶的研究引入新的构筑基元,并且能够达到阐述生物活性分子之间相互作用力以及充分利用自然界资源创造新材料的目的。     

基于天然小分子化合物的超分子自组装

天然产物来源广泛、手性结构独特、具有多修饰位点、良好的生物相容性和可控的降解性, 与其他非天然产物的自组装体系相比, 具有更多的优势. 简单修饰的天然产物在溶剂中容易形成氢键、π-π堆积、范德华作用等非共价键作用, 促使分子有序排列形成聚集体, 成为超分子自组装体系的重要构筑基元. 同时, 其独特的手性结构在分子有序排列过程中, 通常会实现手性由分子层次到超分子层次的传递和放大, 因此, 可用于构建螺旋带、纳米管等多种手性组装体. 天然产物良好的生物相容性和生物活性, 也使得基于此类化合物的组装体可应用于组织工程、药物传递、细胞成像等生命科学领域, 显示其广阔的应用前景. 本文介绍了基于氨基酸、糖、核苷碱基、甾体、三萜等天然产物缀合物在超分子自组装特性方面的研究概况及其发展趋势.     

超分子凝胶的手性功能应用:手性分子识别与不对称催化

超分子凝胶通过形成三维空间网络结构将溶剂液体相固定化,是一类重要的软物质材料。由于超分子凝胶能快速形成,自组装形成的纳米结构均一、可调,且可大规模制备,因此成为超分子化学、纳米技术以及材料科学研究的重要研究方向之一,并在诸多领域得到广泛的功能研究和应用拓展,如在材料模板、光电开关、药物释放、分子识别和超分子催化等方面已有大量研究报道。由于超分子凝胶具有固-液相可逆转变、可控组装等特性,成为了超分子手性和分子手性研究的重要载体。近年来超分子凝胶在超分子手性催化、手性分子识别等方面取得了一系列重要突破,为超分子凝胶功能应用开辟了新的空间,为手性科学研究提供了新的手段和方法。     

以四肽自组装体为模板制备手性3-氨基苯酚甲醛树脂纳米纤维

采用经典的固相合成法制备了一对烷基取代丙氨酸四肽衍生物对映体,研究了其在不同溶剂中的成胶行为,并以其在甲醇中形成的超分子自组装体为模板,利用溶胶-凝胶法制备了单手螺旋3-氨基苯酚甲醛树脂纳米纤维.利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察超分子自组装体及3-氨基苯酚甲醛树脂的螺旋形貌,并利用圆二色谱研究其光学性质.研究发现,3-氨基苯酚甲醛树脂纳米纤维既具有纳米尺度的手性,又具有分子尺度的手性.手性从小分子形成的自组装体传递到高分子树脂中.     

纳米螺旋结构中的手性信息与激发态能量的多重传递

正作为三维物体的基本属性之一,手性广泛存在于自然界中。对于手性的研究不仅有助于我们加深对地球生命甚至宇宙起源的认识,而且在生命科学、以及材料科学等领域也有着重要的作用。在手性科学研究中,除了分子层次的手性以外,分子以上层次尤其是纳米尺度上的手性问题研究     

手性超分子组装研究进展

介绍了超分子手性的基本构筑方式及其特点,分别从手性分子组装、手性分子诱导非手性分子及非手性分子组装等3个方面对最近几年来在手性超分子组装领域内的重要成果及最新进展进行了综述,并对这一领域的发展前景作了展望。     

基于电负性的构象依赖手性指数及其应用

构象依赖手性指数衍生于分子的三维结构信息和原子的性质,无论分子中是否包含手性中心,它均能区分对映体,因而不依赖于手性中心,是通用的手性描述符.本研究采用σ和π的残余电负性之和作为原子的属性,生成构象依赖手性指数,并将该手性指数应用于一个包含80个手性仲醇的数据集和该仲醇与(R)-MTPA酯化反应产物的1H NMR化学位...     

多肽超分子手性自组装与应用

多肽分子作为一类重要的生物手性小分子,能够通过分子自组装形成包括纳米螺旋、纳米管、手性凝胶等在内的有着独特生物效应和光学活性的手性纳米材料。这类材料具有易于功能化修饰的优点,在化学、生物、医药、材料科学等领域有着广泛应用,成功对多肽手性自组装结构进行精准多级调控,是进一步实现其功能化应用的基础。本文重点介绍了多肽分子氨基酸序列组成与构型等内部因素,以及溶液pH、溶剂、添加剂等外界因素对多肽分子手性自组装行为的影响,并归纳得出其关键作用机制;同时,还介绍了多肽手性自组装材料在手性催化、手性检测、模板合成、手性光学等领域的应用。     

新型氮杂大环化合物的合成及其超分子识别性能

含氮杂芳环结构单元(如吡啶、吡唑或咪唑环等)的大环化合物,因其与金属离子形成具有特殊化学性能的配合物而被广泛研究并用于生物化学、药物化学、材料化学等领域.生命体系中的受体通常含有不同类型的配位部位,因而具有对不同底物的识别作用.设计合成含有不同配位原子和特定结构的大环化合物,对于模拟某些生命现象具有重要的研究意义.近年来开展的酶模型研究中,能对氨基酸进行有效手性识别和液膜传输的主体分子多为氮杂大环化合物.为此,本文合成了两种带有侧链功能基团和手性基团的氮杂大环化合物.     

卟啉组装体的结构、功能和性质

近年来,卟啉及金属卟啉的超分子化学迅速发展成为现代化学的一个重要分支。卟啉及金属卟啉组装体在光、电、纳米等新型功能材料中有广泛的应用,已引起了人们的极大兴趣。本文就卟啉及金属卟啉组装体的功能、性质及应用前景进行了综述。     

铑催化的分子内不对称硅氢化反应制备含有硅手性中心的三级硅烷

<正>手性含硅有机化合物在有机合成、药物化学以及材料科学中具有广泛应用,发展高效的合成手段制备手性含硅有机化合物,在近几十年内逐渐引起研究人员的广泛关注[1].与同属第四主族的手性碳原子不同,手性硅原子在自然界中并不存在;此外由于sp2杂化的硅原子不稳定,使得通过不对称加成反应获得手性碳原子的策略并不适用于手性硅原子的构建.有鉴于此,     

液态凝聚态调控的分散质组装及功能

凝聚态化学是研究利用分子间作用力构筑凝聚态物质多层次结构实现物质功能和化学反应的新研究领域。相比于固态凝聚态化学,液态凝聚态化学研究涉及多相态,如液态凝聚态如何影响分散质的存在状态和功能特性等重要课题。从凝聚态化学的角度认识分散质在其中的聚集行为不但有利于获得预期的分子存在结构状态,而且可以探索环境条件对组装结构形成的过程认识。本文在对液态凝聚态的物理化学性质,尤其是与溶质分散和聚集相关方面进行简要概述的基础上,选取典型示例分别阐述了液态凝聚态在分散质组装过程、组装与解组装以及组装体结构转变等方面的作用。在液态凝聚态对物质性质影响方面,从其对染料分子的紫外-可见吸收、电子转移、手性调控以及催化等几个方面进行了讨论。在这些过程中,作为连续相的液态凝聚态的介电常数、极性以及黏度等性质对于分散相的存在状态和性质起到了关键作用。然而,受现有仪器检测范围的限制,液态凝聚态与分散质之间的快速、多变且细微的作用力很难在时间和空间上进行准确测定,而从实验和理论两个方面进行相互拟合来说明液态凝聚态的作用是一个重要且行之有效的策略。     

含联萘基元的刚性环状齐聚物手性孔穴的振动圆二色谱研究

纳米尺度刚性环状齐聚物因其具有独特的孔穴结构,在基础与应用研究中引起了人们的广泛关注.当具有功能基团的分子骨架形成环状结构时,这种功能分子孔穴在分子识别及主-客体化学等方面具有广阔的应用前景.含有手性基团的手性大环分子具有特定的手性孔穴,在手性拆分、手性识别等方面引起了各国研究者的兴趣.     

三唑烯醇手性识别的分子力学研究

近十几年来 ,解决不同类型手性化合物的分离是手性色谱发展的前沿领域 [1～ 3] ,对手性识别机理的研究也逐渐引起重视 [4 ,5] ,但由于缺乏手性固定相和手性化合物分子复合体的单晶数据 ,有关手性分离机理的通用定量解释方法很不完善 .采用分子模型设计和理论计算方法 ,研究 CSPs与手性化合物复合体的三维结构性质 ,不仅易于获得 CSPs与 R-体、S-体之间能量的差值 ,而且能直观地得出手性识别发生的位置、作用力的性质及其大小 ,这对于新型 CSPs的设计 ,药物动力学研究和药物分子设计具有十分重要的意义 .本文利用分子力学方法研究了手性…     

基于环糊精的原子转移自由基聚合

综述了近年来基于环糊精的原子转移自由基聚合的最新进展.其中,基于环糊精合成化学的原子转移自由基聚合主要表现在:一方面,通过原子转移自由基聚合反应实现环糊精母体的共价键修饰;另一方面,利用该反应参与构筑非共价键的环糊精自组装体系.而通过原子转移自由基聚合反应获得的这些新型环糊精衍生物和自组装体系还可以被进一步应用到有机合成化学、复杂“智能型”超分子自组装体系的构筑、药物输运与控缓释工具、蛋白识别以及手性分离等领域.     

手性杯芳烃及其超分子手性

杯芳烃是由苯酚单元通过亚甲基连接而成的空腔型分子,具有衍生位点多,构象丰富等特点,被称为第三代主体分子。在分子层次,依手性因素的结构特点不同,可将手性杯芳烃分为具有手性亚单元的杯芳烃、固有手性杯芳烃和桥手性杯芳烃。在超分子层次,杯芳烃自身或杯芳烃与其他分子或离子在溶液中、晶态中或二维表面可通过非共价键力形成多种拓扑结构的纳米手性聚集体。研究手性杯芳烃和基于杯芳烃的超分子手性组装体的合成、结构和性能,不仅在理解手性起源、手性结构等方面具有理论意义,而且有望获得以分子识别为基础的手性传感器、手性催化剂、手性分离材料、手性载体和手性纳米材料。本文综述近十年来有代表性的分子手性杯芳烃和以杯芳烃为组分的超分子手性聚集体的设计、合成、结构和功能。着重展示杯芳烃骨架在形成新颖分子手性和超分子手性上的优势,以及杯芳烃单元在实现特定功能如手性识别时发挥的作用。相信随着杯芳烃合成技术和杯芳烃超分子设计的发展,必将进一步发挥杯芳烃的结构优势,涌现出更多性能优异的手性杯芳烃功能分子和超分子手性杯芳烃功能材料。