基于偶氮功能基的光控超分子组装

偶氮类化合物是一类具有合成简单,异构化速率和转化效率高,耐光漂白的反式-顺式(E/Z)光异构化化合物。由于其光异构特性及其可以与大环主体形成稳定包合物,偶氮类化合物在许多领域展现出巨大的应用潜力。在本篇综述中,我们介绍了近年来偶氮功能基修饰的单环糊精、偶氮苯桥联双环糊精、冠醚衍生物以及偶氮类芳香大环化合物等作为主体,或偶氮苯及其衍生物为客体通过主客体相互作用构筑的光刺激响应的超分子组装体系在拓扑形貌调控、药物传递、智能材料等方面的设计原理、组装机理、应用和发展趋势。同时,我们也讨论了此类超分子组装体发展所面临的机遇和挑战,并希望可以进一步促进智能超分子组装体系的发展。     

多尺度动力学模拟揭示偶氮苯光异构化引发的多肽折叠与解折叠的分子机理

正偶氮苯是最常见的分子光开关单元之一,由于其独特的光物理和光化学性质,在过去的十多年间,在多个领域引起了大量的关注和研究1,2。最近,实验学家发现嵌入蛋白和多肽体系的偶氮苯可以通过光异构化调控蛋白和多肽的折叠和解折叠过程,从而改变蛋白的二级结构的成分和比例,调节生物体系的物理及化学性质等3,4。这一类光触发的蛋白和多肽构象变化在医学、酶催化等领域已有重要应用5。但是,其微观机制目前尚不     

界面超分子化学与响应性功能表面

超分子化学和界面的结合有效地促进了超分子化学和胶体与界面科学的发展。刺激响应性超分子界面,因在外界刺激作用下能够引起界面物理化学性质的改变并带来新的界面功能,而受到广泛的关注。近年来,溶液中基于偶氮苯 环糊精主客体相互作用的超分子组装体已经得到了广泛的研究。我们将溶液中基于偶氮苯环糊精主客体作用的可控可逆超分子组装体转移到界面上,构筑了具有刺激响应性的功能化超分子界面,并实现了表面浸润性的可逆调控、生物大分子的可控吸附与脱附、光可控的生物电化学催化等功能。我们期待类似的概念可以拓展到其他超分子体系,构筑具有特定结构的功能界面。     

生物体系中还原裂解氮氮双键的研究进展

氮氮双键作为反应活性位点,可被广泛地应用到多种领域.通过氮氮双键的引入,可在原有体系单一功能的基础上使得多种功能有机结合.前期的研究主要集中在偶氮苯类物质光异构化性能及应用,近年来氮氮双键的还原裂解反应因其在生物体内的应用而备受关注.本文主要介绍了谷胱甘肽、连二亚硫酸钠及偶氮苯还原酶还原裂解氮氮双键的原理和特点,并阐述了其对偶氮苯类物质的还原裂解性能及其在生物领域的研究进展,并对未来的发展前景进行了展望.     

为光调控核酸结构设计合成偶氮分子开关

为了设计高效稳定的偶氮分子开关,本文合成了一系列偶氮分子,并对其性质进行了鉴定。实验结果表明,在偶氮苯分子的对位或间位引入诱导拉电子基团可以得到好的分子开关。然后,本文设计合成了3,3’-二甲羟基偶氮苯并将其引入核酸序列中,发现这个偶氮分子开关可以有效的可逆光调控发卡构型核酸的结构,并且它的顺式构型在生理温度下具有很好的热稳定性。     

含偶氮苯光学活性侧基聚合物研究进展

综述了含偶氮苯光学活性侧基聚合物近年来的发展概况 ,介绍了多种聚合体系的类型。由于偶氮苯光于活性侧基的存在 ,使得这些聚合物具有光致变色性、非线性光学活性、光学各向异性等光学性能 ,在光信息存储材料、非线性光学材料、液晶材料、光电子器件、生物分子活性光调控、纳米技术等诸多领域都有广泛的应用。     

基于主客体识别作用的光控智能超分子体系的研究进展

利用主客体识别作用赋予材料智能化是目前智能材料研究的一个新方向.通过光可以使客体分子发生可逆的结构改变,如偶氮苯可逆的光致顺反异构,结合环糊精主体分子和客体分子之间可逆形成包结物的能力,可以利用光来设计光控的智能超分子体系.基于上述环糊精和客体分子之间的光控制的主客体识别作用,本文从有机小分子、聚合物和表面三个方面综述了近年来基于主客体识别作用的光控智能超分子体系的研究工作,并对该领域的研究前景进行了展望.     

偶氮液晶在光学材料中的应用进展

偶氮液晶是一类分子中含有偶氮苯结构的液晶,其偶氮基团在光照射下,能发生可逆的顺反异构反应。由于偶氮苯的顺式结构不能形成稳定的液晶相,因此,偶氮液晶在具有向列液晶温敏性质的同时,也具有特有的光敏性质,其相变与分子取向能够通过光照进行控制。这种特性使得偶氮液晶在光学功能材料方面具有广泛的应用。本文介绍了偶氮液晶的基本特性,结合作者自身的研究工作阐述了其在光学材料应用方面的研究进展。     

偶氮苯类衍生物材料性质及其研究进展

光可在不接触的条件下作用于材料,因此光是一种理想的触发机制并可以选择性、非破坏性和远程激活的施加外部刺激.偶氮苯类化合物作为一种芳香偶氮化合物染料分子,能够在不同光照下产生异构效应,并且芳香偶氮化合物分子具有可逆的异构体,这种基于不同波长导致的构型变化可使偶氮苯类化合物产生微观与宏观上的运动.基于这种宏观机械变形和可逆...     

光响应超分子聚合物

超分子聚合物是超分子化学、高分子化学和材料化学领域的研究热点.将光响应的功能基团以非共价作用构筑到超分子聚合物体系中,得到光响应型超分子聚合物,从而能够将超分子聚合物的独特性质与光化学反应的优势有效地结合起来,从而构筑新型的光功能材料.本文总结了近年来本课题组有关光响应超分子聚合物方面的研究工作:介绍了主链型的光响应超分子聚合物的光调控组装和解离,超分子聚合物和共价聚合物的光控可逆切换和光调控组装形貌;另外还举例介绍了具有自修复和室温磷光发射等功能的侧链型光响应超分子聚合物,并对刺激-响应的超分子聚合物领域的发展做了展望.     

偶氮苯取代吡唑啉衍生物的制备及其电子光谱研究

含有多个生色团化合物的内部较易实现分子内的能量传递、电子转移或电荷分离 ,因此 ,设计制备具有新颖结构的多功能化合物不仅在分子电子学和分子光子学等领域备受关注 ,同时也是模拟研究生物体内生命过程的重要内容 .由于吡唑啉具有较高的荧光量子产率和较好的空穴传输特性 ,在电致发光器件中已有广泛的研究 [1～ 3] ,同时偶氮苯类化合物的光致顺反异构化性质及其在异构化过程中伴随的结构、偶极矩及光学性质的改变 ,使其在光学信息存储、光化学开关和非线性光学等领域中具有极其广阔的应用前景 [4～ 7] .本文设计合成了通过柔性链将偶氮苯…     

含氟偶氮苯光响应性聚合物的合成及性能

以1,2,3,4,5-五氟苯胺为原料, FeSO-4?7H2O负载的KMnO4为氧化剂, 制得全氟代偶氮苯, 在KOH作用下醇解, 进行丙烯酰化反应, 得到光响应性的功能单体4-甲基丙烯酰氧基九氟偶氮苯, 用GC-MS, 元素分析及NMR等方法对功能单体进行表征, 并研究了其光异构化性能. 以4-甲基丙烯酰氧基九氟偶氮苯(MANFAB)为功能单体, 与十字交联剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRIM)在自由基引发下合成了光响应性的三维交联聚合物, 并研究了其光响应性质.     

功能化核酸适体的筛选及分子识别应用

核酸适体是从寡核苷酸文库中筛选获得的一段单链寡核苷酸. 由于能与多种靶标分子高特异性结合, 核酸适体已发展成为一种新兴的分子识别工具, 广泛应用于生物医学等领域. 天然核酸文库有限的化学组成限制了核酸适体的结构和功能, 进而限制了其在分子识别中的应用. 功能化核酸适体通过引入特定的化学官能团使核酸序列具有更丰富的构象和功能, 增强其分子识别能力. 然而, 功能化核酸很难与核酸扩增方法兼容, 因而难以使用传统筛选方法进行功能化核酸的筛选. 因此, 优化筛选方法对于获得具有优异性能的功能化核酸适体至关重要. 本综述总结了功能化核酸适体的筛选方法, 并介绍了其作为分子识别工具在生物医学领域中的应用.     

含偶氮苯主-客体复合物的光致异构化反应对结合能与几何构象的影响（英文）

在分子尺度上构建光驱动的人工分子机器是超分子化学研究的一个热点。偶氮苯是一类具有双稳态的光致开关分子,能够完成高效、可逆的反式(E)→顺式(Z)的光致异构化过程,因而可以作为人工分子机器的功能单元。本文采用密度泛函理论(DFT)和反应分子动力学(RMD)模拟,研究了含偶氮苯封端基团的互锁型超分子体系中冠醚主体与二烷基铵客体间结合强度,模拟了偶氮苯Z→E异构化反应的动态过程,讨论了异构化反应对主客体分子构象的影响。在偶氮苯封端基团通过发生Z→E异构化实现体系单向可控运动时,较强的主-客体间结合能力是保证互锁型超分子体系稳定的必要前提。顺式客体与主体大环氢键相互作用比反式客体更强,因此顺式复合异构体具有比反式异构体更大的结合强度。偶氮苯基团发生E→Z光致异构化引入位阻效应,使得顺式复合物只能从环戊基准封端处进行脱环。主客体复合过程对偶氮苯基团的几何结构没有明显影响。偶氮苯光致异构化发生的速度快于客体脱环的速度是实现单向运动的动力学上的必要条件。在异构化反应后的500 ps内,大环会经历一个明显的结构驰豫过程。冠醚大环主体的柔性构象有助于实现在偶氮苯光致异构化发生过程中主客体间持续稳定的结合。各种超分子体系中,尽管客体组成各不相同,但是包含相似的主客体识别位点的超分子体系具有相似的结合能,显示了机械互锁型复合体系中各种功能性构建单元间主客体相互作用具有正交性。引入双稳态的偶氮苯功能基团对客体其他部分的几何结构影响很小。理论计算结果有助于理性设计更复杂的刺激响应性人工分子机器。     

核酸适体靶向的膜蛋白识别与功能调控研究进展

膜蛋白在细胞生命活动中发挥着重要作用, 研究并调控细胞膜蛋白的结构和功能有助于阐明生命活动的基本规律, 为新型药物研发和高效疾病诊治提供研究基础. 核酸适体是一类特殊的寡核苷酸序列, 因具有特异性识别靶标的能力而被广泛用于生物传感领域. 将核酸适体与DNA纳米技术相结合, 利用DNA分子可程序化设计、 可功能化修饰等优势, 发展核酸适体靶向的膜蛋白识别与功能调控方法可为研究膜蛋白相互作用提供有力工具. 本文介绍了基于核酸适体靶向识别的DNA纳米技术在膜蛋白识别及细胞功能调控中的研究进展, 并对核酸适体靶向的膜蛋白识别及功能调控领域面临的挑战进行了分析, 对其应用前景进行了展望.     

智能核酸计算系统的构建及生物医学应用

智能分子计算系统可以精确操控纳米器件、原位监控生物化学反应和智能调控生物体内的基因表达,因此在生物医学领域具有优越的应用前景.核酸作为遗传信息的载体,具有纳米级尺寸、易于化学合成、可预测的碱基互补识别能力以及重要的生物调控功能等特性,是构建智能分子计算系统的理想材料.目前,研究人员已经设计出包括布尔逻辑门、分子电路、人工神经网络在内的大量基于核酸的智能分子计算系统,可以用来解决各种生物医学领域的难题.本文重点介绍了基于核酸的智能核酸分子计算系统的构建及其在生物医学领域的研究进展.     

调控非共价相互作用实现聚电解质膜内多孔形成的研究

静电层状组装聚电解质膜主要由静电作用为驱动力,带有相反电荷的聚电解质在基底表面进行交替沉积制得,其结构可以通过膜内分子运动性的改变来调控.本研究在静电作用基础上,通过在聚丙烯酸(PAA)上接枝偶氮苯基团(Azo),得到含有2种非共价相互作用的聚乙烯亚胺/偶氮苯修饰的聚丙烯酸(PEI/PAA-Azo)膜.利用光照和弱酸溶液对2种相互作用进行顺序调控,实现在PEI/PAA-Azo膜内区域、可逆地构建微孔结构.进一步地,利用该体系展开了区域负载功能分子以及局部调控生物膜的形成的研究.本研究为探究聚电解质膜内分子运动性对膜结构和动态性的影响提供了一种可行的策略,并且拓展了聚电解质膜的应用前景.     

含偶氮生色团的“倒浮萍”聚合物LB膜及其可逆光信息存储特性

含偶氮苯功能基团的聚合物在光电子器件研制中具有诱人的应用前景．Wendorff[1]利用偶氮液晶聚合物首次实现可逆的光学信息存储后，利用偶氮苯分子的激光诱导二向色性和双折射效应实现可逆光学信息存储引起人们极大的兴趣．与传统的利用偶氮苯的顺反异构体实现信息存储的方式相比，这种信息存储方式由于偶氯苯分子始终处于热力学稳定的反式构象，因而具有突出的长期稳定性，具有更广阔的应用前景[1,2]．本工作设计合成了以含有给受体的偶氮苯分子为接枝侧链的两亲性聚合物，并研究了其成膜特性与可逆光信息存储特性．1实验部分两亲性聚合物…     

基于偶氮苯的光开关分子探针与传感芯片研究进展

随着人们对偶氮苯光致异构化反应机制和特性的研究和认识越来越深入透彻,偶氮苯衍生物无论是在理论上还是在实验方面都受到了大量的关注。近年来,偶氮苯衍生物作为光开关响应的功能元件不仅已经用于合成智能聚合物,液晶材料,分子开关和分子机器等,而且正迅速地渗透到化学生物学体系研究和分析的各个方面。因此,本文将着重就基于偶氮苯衍生物功能化的光开关型分子探针与传感芯片及其在化学生物学分析研究方面所取得的最新进展进行总结和综述。引用103篇文献,并对未来的发展前景进行了展望。     

金表面偶氮苯自组装膜的光电化学响应

金表面偶氮苯自组装膜的光电化学响应王永强，王健，于化忠，蔡生民，刘忠范（北京大学化学与分子工程学院智能材料研究中心，北京，１００８７１）关键词偶氮苯，自组装膜，光致异构化，电化学偶氮苯基团特征的光致异构化及电化学响应在分子开关器件和超高密度信息存储等...