手性多孔嵌段共聚物薄膜诱导手性金纳米粒子的手性组装

以手性酒石酸(TA)分子诱导嵌段共聚物聚丁二烯-b-聚环氧乙烷(PBd-b-PEO)手性组装,通过除去TA分子形成手性多孔薄膜,并作为模板诱导手性金纳米粒子(Au NPs)手性组装。利用透射电子显微镜(TEM)和圆二色光谱(CD)表征了手性PBd-b-PEO/Au NPs复合薄膜的组装特性。结果表明:当手性Au NPs与孔道结构的手性一致时,更有利于手性Au NPs手性信号的表达。同时,当手性Au NPs沉积量比较少时,复合薄膜只表现出手性Au NPs的手性排列信号;而当Au NPs沉积量大时,复合薄膜表现出手性Au NPs本身和组装体的共同手性信号。     

嵌段质量分数对手性超分子螺旋结构自组装的影响

首先,以溴代聚乙二醇单甲醚(PEO-Br)为引发剂、甲基丙烯酸丁酯(BMA)为单体,通过原子转移自由基聚合(ATRP)制备了一系列具有不同聚乙二醇(PEO)质量分数的聚甲基丙烯酸丁酯-b-聚乙二醇嵌段共聚物(PBMA-b-PEO)。在此基础上,将手性酒石酸(TA)以氢键的方式选择性掺入到嵌段共聚物的PEO相中,诱导嵌段共聚物自组装制备具有手性螺旋结构的复合薄膜PBMA-b-PEO/TA。利用小角X射线散射(SAXS)、透射电子显微镜(TEM)和圆二色光谱(CD)对嵌段共聚物复合薄膜进行表征,研究了嵌段质量分数对手性诱导嵌段共聚物螺旋结构自组装的影响。结果表明:掺入TA与嵌段共聚物质量比为0.12、0.15的TA,当PEO质量分数为0.17～0.24时,有利于嵌段共聚物相分离形成柱状螺旋结构;当PEO质量分数增加至0.26时,嵌段共聚物自组装则形成层状结构,在分子间氢键作用下虽然发生手性转移,但无法得到螺旋结构。     

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。     

超分子手性聚苯胺-金复合纳米酶的构建及其对映选择性催化

对映选择性催化是生物体内普遍存在的反应,与生命的产生代谢有着非常紧密的联系。设计研发具有高对映选择性催化效果的纳米酶在各类生物医药相关领域都至关重要。目前,关于纳米酶的研究大都集中在提高其催化活性,而涉及纳米酶对映选择性的研究相对较少。已有对映选择性酶催化报道表明,手性纳米酶主要通过手性分子修饰纳米颗粒来构建。考虑到天然酶的选择性不仅仅取决于氨基酸等手性分子的手性,而且与蛋白质空间排列和折叠所产生的超分子手性微环境密切相关,因此构建具有超分子手性微环境的纳米酶也成为设计具有优异对映选择性纳米酶的有效途径。此外,为了进一步提高手性纳米酶的对映选择性,深入理解手性纳米酶选择性因子的影响因素也成为一个重要研究方向。基于此,本文构建了一种由不含任何手性分子的M-聚苯胺(M-PANI)扭曲纳米带和三种不同尺寸(3、10和16 nm)的金纳米颗粒(AuNPs)组成的超分子纳米复合材料。扫描电子显微镜、透射电子显微镜、紫外-可见吸收光谱和X射线光电子能谱结果证实了M-PANI-Au超分子纳米复合材料的成功制备。同时,圆二色光谱显示M-PANI-Au超分子复合材料具有清晰的手性信号,表明它们在手性纳米催化方面具有潜在应用。以手性R-/S-3, 4-二羟基苯丙氨酸(R-/S-DOPA)对映体的催化氧化为模型反应,该类纳米酶对R-DOPA的催化选择性均高于对S-DOPA。进一步研究表明,得益于超分子手性聚苯胺载体和3 nm AuNPs之间的强手性传递作用,3 nm Au NPs(2.59)负载的M-PANI比10 nm Au NPs(1.46)和16 nm NPs(1.58)负载的M-PANI具有更高的选择因子。这一发现阐明了手性转移是调控对映选择性催化的关键影响因素,为负载型超分子手性纳米酶的构建和设计提供了方向和指导。     

柔性间隔基对于香豆素取代二乙炔LB膜聚合及手性形成的影响

设计合成了2种香豆素取代二乙炔单体,7-(10,12-二十三双炔酰氧基)-香豆素(CODA)和7-(10,12-二十三双炔酰氧乙氧基)-香豆素(CO2DA),研究了柔性间隔基对香豆素取代二乙炔单体在气-液界面的组装、单体LB膜的聚合以及聚二乙炔主链螺旋结构形成的影响.利用Langmui-Blodgett(LB)技术,以纯水为亚相,膜压在35 mN/m时沉积制备了香豆素取代二乙炔单体LB膜.尽管CODA是非手性的,但其LB膜均表现出明显的宏观手性信号.这是由于在压缩过程中香豆素基团间强烈的π-π堆积,形成了螺旋排列,显示出超分子手性.而CO2DA LB膜无明显CD信号.经254 nm紫外光辐照,CODA LB膜聚合成蓝相,聚二乙炔主链表现出明显的宏观手性.而CO2DA LB膜聚合后无明显的CD信号.薄膜中香豆素功能基团的不规则排列不利于二乙炔单体的固态聚合以及聚二乙炔主链螺旋结构的形成.     

聚阳离子糖缀物氢键诱导TPPS手性聚集

利用原子转移自由基聚合(ATRP)方法制备了亲水性嵌段聚合物聚乙二醇-b-聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(PEG-b-PDMAEMA),并通过季铵化反应,得到侧链接枝不同单糖分子(葡萄糖、半乳糖、甘露糖)的聚阳离子糖缀物PEG-b-P(DMAEMA-co-DMAEMA-Sac)(Monosaccharide).研究了该聚合物与5,10,15,20-四(对磺酸基苯基)-卟啉(TPPS)在水溶液中的复合自组装行为.研究结果表明,TPPS在该组装体中以J-聚集体形式存在且显示超分子手性特征.手性信号的产生是聚合物侧链糖单元C(4)和C(5)上的羟基与TPPS通过非共价键——氢键相互作用的结果,因此手性信号方向应与糖单元构型有关.通过对比单糖构型发现,具有(4S,5R)构型的糖单元可诱导TPPS产生424 nm正Cotton效应和490 nm负Cotton效应的聚集体,具有(4R,5R)构型的糖单元可诱导TPPS产生424 nm负Cotton效应和490 nm正Cotton效应的聚集体.     

D-，L-苯丙氨酸诱导非手性菁染料的手性组装

超分子手性与分子自组装是生命体中非常重要和有趣的现象．报道了D,L-苯丙氨酸等氨基酸在氯化钠溶液中通过非共价键相互作用诱导非手性菁染料（Pseudoisocyanine,PIC）J-聚集体超分子手性的形成．实验结果表明,诱导的手性菁染料PIC聚集体发色团在π-π^＊跃迁区域产生了特征的镜像圆二色性,其圆二色信号和强度强烈地依赖于氨基酸的绝对构型、浓度、侧链基团和溶液温度．原子力显微镜照片清楚地表明,^聚集体由相互交联的纳米纤维组成,诱导的圆二色性可能来源于纤维状聚集体的宏观螺旋排列．     

“金标银染”放大技术的羟基自由基灵敏检测

本文采用银染增强金纳米粒子(Au NPs)为信号因子,构建了一种新型的灵敏检测羟基自由基(·OH)的DNA电化学传感器.首先,巯基化的DNA1通过Au—S键自组装于金基底电极表面.然后,由Fenton反应产生的·OH可引起电极表面DNA1自组装层的氧化损伤裂解,未损伤的DNA1可与功能化Au NPs上的DNA2杂交.利用Au NPs对银离子的催化还原反应,将银原子沉积在Au NPs的周围,形成一层银外壳,再用差分脉冲伏安法(DPV)技术对沉积的银进行电化学检测,从而实现·OH的定量分析.研究结果表明,在最优实验条件下,该传感器检测·OH的线性范围为0.2~200μmol·L-1,检测下限为50 nmol·L-1.该传感器有较好的重复性、选择性,并在抗氧化剂抗氧化能力评估方面具有潜在应用价值.     

以谷氨酸二乙酯为头基的Bola型两亲分子在气液界面的组装:手性相互作用与膜结构

研究了双头基两亲分子(Bolaamphiphile)N,N′-1,14-十四烷二酸酰-L-谷氨酸二乙酯(L-HDGE)和它的对映异构体D-HDGE在气液界面的组装;考察了HDGE分子的界面组装结构以及头部基团的手性,膜压和离子液体亚相对组装结构的影响.采用原子力显微镜(AFM)和傅里叶变换红外(FTIR)光谱对组装体的微观结构和组装机理进行了研究.结果表明,HDGE(L-HDGE或D-HDGE)在水亚相上可以组装得到平行排列,宽为50-120nm,高为1-5nm的纳米线.而将L-HDGE与D-HDGE混合组装时,只会得到疏松的薄膜结构.红外光谱表明HDGE分子的异手性相互作用强于同手性作用.在表面压继续上升时,纳米线可以发生一定聚集生成纳米带.亚相为一定浓度的离子液体时,会促进分子的聚集,在膜压的共同影响下,纳米带可以卷曲形成螺旋结构,螺旋的方向取决于头基的分子手性.     

手性导电高分子纳米结构的无手性构筑及手性分离应用

正手性是指两个物体互成镜像、但不能重叠的特征,是自然界中普遍存在的现象:常见的蜗牛壳是大多是右手螺旋,而牵牛花的藤大都以右手螺旋方向缠绕;在微观分子层面,比如组成生命体的一些基本物质,除甘氨酸以外的氨基酸分子都是L-型的,糖分子都是D-型的。手性分子能组成宏观手性物体,但组成宏观手性物体并不一定需要微观手性物质~(1–3)。即非手性的微观物质(如非手性分子)也可能组装(超分子组装)成宏观手性物体(超分子结构)。     

原位可控构筑多层次超分子手性聚合物组装体

多层次超分子手性结构的高效可控构筑是手性材料研究和应用领域的一个关键问题,面临诸多挑战。近来,苏州大学张伟教授团队基于偶氮苯聚合物的疏溶剂性和液晶性提出了一种原位可控制备多层次超分子手性聚合物组装体的策略—聚合诱导手性自组装,在偶氮苯单体聚合的同时实现多层次和不同尺度的超分子自组装和手性传递。该策略克服了传统高分子溶液自组装繁琐耗时的缺点,易于结构调控和规模制备。     

推拉电子结构手性四配位硼的光学性质

圆偏振发光(Circularly polarized luminescence,CPL)有机分子是一类重要的手性光学材料,在有机光学和有机电子学等领域受到广泛关注。通过引入手性联萘基团和构建推拉电子结构的设计理念同时实施到双硼氮桥联联吡啶单元,发展出了一系列具有推拉电子结构的手性四配位硼分子。结果表明,改变给电子单元可以调节分子的发光现象,含有二苯胺(2a)和咔唑(2b)单元的分子展现出典型的聚集诱导荧光淬灭现象,而含有9,9-二甲基-9,10-二氢吖啶(2c)单元的分子具有特征的聚集诱导发光性质。手性联萘基团的引入使3个分子具有手性光学性质,展现出圆二色信号和圆偏振发光特性,它们的不对称因子均超过了1×10^-3,另外,改变给电子单元有效调节了手性分子的发光颜色。     

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.     

单个Nafion@Ru和Au-Nafion@Ru纳米粒子的电化学和电化学发光碰撞行为研究

通过静电作用在Nafion和Au-Nafion纳米粒子(NPs)上负载钌联吡啶(Ru(bpy)₃²⁺)分别制得Nafion@Ru和Au-Nafion@Ru NPs.分析并比较了Au-Nafion@Ru和Nafion@Ru NPs在金超微电极(Au UME)上随机碰撞产生电流响应峰的平均峰大小、峰电量和单峰持续时间,建立了以Au-Nafion@Ru NPs为主体的电化学碰撞体系.研究结果表明,制备的Au-Nafion@Ru NPs因其特殊结构,Nafion和AuNPs的共同参与增加了NPs与Au UME的有效接触或碰撞面积,产生了更强的电化学碰撞响应信号.在Au-Nafion@Ru NPs-三正丙胺(TPrA)体系中,同时使用电流-时间曲线和电化学发光(ECL)-时间曲线监测Au-Nafion@Ru NPs碰撞Au UME产生的电化学和ECL瞬变信号,建立了单个Au-Nafion@Ru NPs-TPrA在Au UME上瞬变电化学信号与ECL信号之间的相关性.该策略为研究其他分子电化学碰撞体系提供了思路.     

手性光学开关研究*

手性是自然界的普遍现象,有关超分子手性的研究由于超分子体系中分子间非共价相互作用的可调性逐渐引起了人们的研究兴趣。本文综述了手性光学开关研究的最新进展,介绍了如何设计分子体系,由手性分子制备手性光学开关;基于超分子思想,介绍了由非手性分子参与形成的手性光学开关,并最终制备出完全由非手性分子组装得到的手性光学开关。     

纤维素类手性固定相高效液相色谱法拆分三唑类手性化合物

采用纤维素-三(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)手性固定相(Chiralcel OD)和纤维素-三(4-甲基苯基甲酸酯)手性固定相(Chiralcel OJ),在正相高效液相(N-HPLC)模式下,基线拆分了两个系列共13个结构类似的三唑类手性化合物,结果发现,当手性固定相(Chiral Stationary Phase,CSP)可以与溶质分子之间形成较强氢键时,Chiralcel OD的手性识别能力明显优于Chiraleel OJ,当手性固定相(CSP)与溶质分子之间不能或难于形成氢键时,两种CSP的手性拆分能力相似;提高流动相中极性改性剂的极性有利于手性化合物的拆分。在反相高效液相(R-HPLC)模式下,共基线拆分了8个三唑类手性化合物,实验发现,OJ-CSP的手性拆分能力明显优于OD-CSP．它们对对映体分子的选择性主要受CSP与溶质分子间的π-π相互作用的影响。     

苯丙氨酸衍生物手性凝胶的制备及其应用

手性超分子凝胶材料在传感器、人工触角、药物缓释、细胞培养等领域表现出潜在的应用前景。本文合成了一种新型的含偶氮苯官能团的D/L苯丙氨酸手性凝胶因子ALP和ADP,具有对称且完全相反的手性信号。该凝胶因子在多种有机溶剂和水混合溶剂中均可形成稳定的淡黄色凝胶,其中在DMSO和水混合溶剂中表现出最优的成凝胶性能,临界成胶浓度可达2.0mg/mL,表明该手性凝胶因子具有良好的成凝胶性能。手性凝胶可对热、光、pH等外界环境刺激产生响应,并伴有宏观上的凝胶-溶胶相互转变。手性凝胶因子自组装形成了不同螺旋纳米纤维结构,并发现L型手性纳米纤维相对于D型手性纳米纤维对细胞具有更好的粘附与增殖效果。     

基于铕取代多金属氧簇的手性发光液晶材料（英文）

将铕取代的多金属氧簇引入手性液晶体系是构筑多功能手性发光软材料的有力工具。圆二色谱表明手性两亲分子可以通过静电相互作用诱导非手性多金属氧簇显示出超分子手性。差示扫描量热法、偏光显微镜和变温X射线衍射证实这种有机无机杂化的多金属氧簇复合物具有热致液晶性质。复合物的薄膜显示出本征发光,并且我们可以通过温度调控复合物的发光性质。用手性介晶阳离子静电包覆多金属氧簇是构筑多金属氧簇基手性发光液晶材料的有效方法。     

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。     

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。