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。     

金属纳米粒子在手性拆分及手性识别领域中的应用

手性是自然界的本质属性,开发新的快速、高效、灵敏的手性分离分析方法对于对映体的立体选择性合成、手性药物的药理研究、对映体的纯度分析以及环境监测均具有重要意义。金属纳米粒子具有比表面积大、稳定性好和表面易修饰等优点,因而可作为理想的载体用于手性色谱领域;由于导带电子的集体震荡而产生的特殊的表面等离子体共振、荧光和催化性能等,使得金属纳米粒子在光学、电化学等手性传感器方面的应用和理论研究也不断深入。该文对近年来不同类型金属纳米粒子(金纳米粒子、银纳米粒子、量子点、磁性纳米粒子等)在手性分离和手性识别领域的应用现状进行了综述,并对该领域今后的发展进行了展望。     

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。     

介孔二氧化硅对映选择性吸附的手性印迹调控

使用手性阴离子表面活性剂作为超分子模板, 采用共结构导向法制备手性介孔二氧化硅(CMS), 并运用圆二色谱(CD)对CMS对映选择性吸附结果进行检测, 比较了有无共结构导向剂(CSDA)在介孔表面的排列对吸附选择性的影响. 结果表明, 当使用构型相反的手性超分子模板剂对原合成CMS材料的介孔内表面进行修饰时, 可诱导结构共导向剂N?三甲氧基硅基丙基?N, N, N?三甲基氯化铵(TMAPS)发生手性相反的排列进而导致完全相反的对映选择性吸附. 实验证明此方法合成的CMS的对映选择性吸附及分离能力主要是由修饰在介孔表面的TMAPS螺旋排列形成的手性印迹所导致. 此手性超分子模板诱导TMAPS手性印迹的策略具有一定的普适性, 可对原合成介孔材料对映选择性吸附进行原位调控, 对于拓展其在立体选择性识别、 不对称催化及药物输送等方面的应用具有一定的指导意义.     

掺杂型碳量子点的制备及其在重金属离子检测中的应用

碳量子点(CQDs)具有独特的荧光性质、制备原料来源广泛、合成过程绿色简便、水溶性和生物相容性良好等优点，因而受到广泛关注。CQDs与特定的重金属离子结合后，荧光强度会出现不同程度的增强或减弱，基于此可实现重金属离子的荧光检测。然而，传统的CQDs受限于自身荧光强度不高以及在重金属离子检测中的灵敏度与选择性较差等不足，应用效果并不理想。对CQDs进行杂原子掺杂可调节CQDs中碳原子的电荷密度和自旋密度，提供更多的活性位点，丰富CQDs的能级结构，从而提升其荧光强度。此外，杂原子掺杂可为CQDs引入丰富的官能团，构建易与重金属离子结合的功能界面，从而提高荧光检测的灵敏度。本文综述了近年来氮、硫、磷、锌和铜等原子掺杂CQDs的制备及在重金属离子检测中的研究进展，分析了原子掺杂对CQDs荧光检测性能的影响、原子掺杂CQDs的检测机理、检测应用效果，并展望了其未来的发展方向。     

手性荧光传感器的研究进展

随着手性化合物在制药、不对称合成、生物科学及临床医学等领域应用的增长,迫切需要发展一种快速、灵敏的对映异构体检测技术。手性荧光传感器引起了人们的高度关注。近年来,发展了很多手性荧光传感器并对手性化合物表现出较高的选择性和灵敏度。该文综述了以1,1'-联-2-萘酚衍生物、杯芳烃衍生物、高分子聚合物、纳米材料、金属有机多孔材料为骨架的手性荧光传感器,总结了其在手性化合物识别中的应用,并展望了手性荧光传感器的发展方向。     

对映选择性亲电氟化反应研究进展

含氟有机化合物, 特别是手性氟化物在医药、农药及功能性材料等相关领域的作用备受注目. 尽管在分子中有立体选择性地引入一个氟原子一直是有机化学家面临的一个挑战性问题, 近年来在化学家们的不断努力下, 对映选择性氟化反应研究取得重要进展. 高光学活性的手性氟化物可通过手性亲电氟化试剂诱导的立体选择性氟化反应, 基于底物的手性氟化反应以及手性催化剂诱导的不对称催化氟化反应等来制备. 特别是, 手性金属配合物和有机催化剂诱导的不对称催化氟化反应被广泛应用于各类手性氟化物的合成, 已成为不对称氟化反应研究的热点. 全面介绍对映选择性亲电氟化反应研究概况和最新进展, 讨论各种不对称氟化反应的特点及应用范围.     

手性有序无机介孔硅用作气相色谱固定相

手性介孔材料在手性分离、不对称催化、手性传感等领域具有广泛的应用价值。手性有序无机介孔硅是一类介孔结构高度有序、不含有机成分的手性材料。该文采用D-苯丙氨酸为手性源合成手性有序无机介孔硅(COIMS),将其用聚硅氧烷(OV-1701)稀释后用作固定相制备毛细管气相色谱手性柱,并对该手性柱的分离性能进行了考察,8种手性化合物在该手性柱上得到了拆分。COIMS柱对直链烷烃、醇的分离也表现出良好的选择性。该柱还具有分析时间短、在较高温度下测定稳定等优点,其具有开发成高温手性固定相的潜力。     

化学-酶法高选择性合成手性化合物的研究进展

利用生物酶高反应活性、高区域及立体选择性和催化反应条件温和等优点,酶催化拆分技术已应用于多种重要的手性化合物单一对映体的制备中。化学合成与酶催化联合,二者优势互补,使得手性化合物的制备原料易得、工艺简捷高效且环境友好,获得的手性单一对映体的光学纯度高,因此化学-酶联合催化技术越来越受到人们的关注,不断地被开发并应用于传统化学法不易制备的手性化合物的合成体系中。本文总结和评述了近年来国内外化学-酶催化技术合成醇类、胺类和氨基酸类以及其他手性化合物的研究进展,并对其发展趋势进行了展望。     

手性纳米二氧化硅的制备和应用

由于在手性识别、手性分离以及手性催化等领域的潜在应用,手性纳米二氧化硅已经成为介孔二氧化硅材料发展的重要方向之一。人们通过设计不同的模板分子(包括凝胶因子、表面活性剂、嵌段聚合物及生物大分子等)、控制反应过程的参数等方法已经制备出不同形貌和不同功能化的手性纳米二氧化硅,但形貌可控、手性单一的纳米二氧化硅的制备仍然是该领域的极大挑战。本文对近年来手性纳米二氧化硅的制备及其应用的研究进展作一简单概述。     

环境中手性污染物对映体分析方法的研究进展

手性污染物对映体尽管具有相似的物理化学性质,但在环境中的吸附、转移、降解等过程往往存在一定差异。生态安全问题与人类健康密切相关,因此,对手性环境污染物进行对映体水平上的分离分析是十分重要的研究课题。目前,国内外对环境中的手性污染物已开展了相关研究,然而全面评述相关分析测定方法的新进展鲜有报道。本文主要对环境中手性污染物的种类以及近5年环境中手性污染物的分析检测技术如液相色谱-质谱联用法、气相色谱-质谱联用法、毛细管电泳法、超临界流体色谱-质谱联用法等进行了归纳、综述和展望,为后续手性污染物的分析检测提供依据和参考。     

键合纤维素(4-甲基苯甲酸酯)手性固定相的制备及其手性拆分

采用包夹聚合法,将硅小球同硅烷化试剂反应制得乙烯基硅胶,然后将该乙烯基硅胶同经十一烯酰氯、4-甲基苯甲酰氯衍生的纤维素共聚,制备出含不同官能团的聚合物包夹硅基的键合型纤维素(4-甲基苯甲酸酯)类手性固定相。分别以正己烷异丙醇、正己烷四氢呋喃为流动相,对此键合型手性固定相的手性识别能力进行了评价。为了与同类型的涂敷型纤维素(4-甲基苯甲酸酯)手性固定相作比较,合成了涂敷型纤维素(4-甲基苯甲酸酯)手性固定相。结果表明,键合型纤维素(4-甲基苯甲酸酯)手性固定相具有一定的手性识别能力,可以拆分所研究的6种手性化合物中的4种。     

单壁碳纳米管的手性测量

单壁碳纳米管的制备方法主要包括物理法和化学法两种,不同制备方法的产物中包含很多种不同手性指数的单壁碳纳米管及杂质,而不同手性的单壁碳纳米管其作用完全不同,从而有不同的应用。采用化学方法——钴钼催化剂气相沉积法和物理方法——激光烧蚀气相沉积法制备单壁碳纳米管,用紫外–可见–近红外吸收光谱、荧光光谱及拉曼光谱法分别对其进行手性测量。结果表明,钴钼催化剂气相沉积法制得样品富含半导体型单壁碳纳米管,而激光烧蚀气相沉积法制得样品中主要为金属型单壁碳纳米管。分别得到了两种制备方法样品的手性分布。     

酸催化的二芳基甲醇脱水环化氧化芳构化直接构筑4-芳基喹啉

我们发展了酸催化的二芳基甲醇的脱水环化氧化芳构化的方法,直接高产率（高达81%）的合成轴手性的4-芳基喹啉.而且,Lewis酸Zn（OTf）₂和手性膦酸都能催化这个反应,初步的不对称研究可以用er 71：29得到产物.     

Dynamics of chiral liquid crystals under applied shear

We simulate the alignment dynamics of cholesteric (chiral) rod-like liquid crystals by using a Landau-de Gennes (LdG) expression for microstructure evolution in response to flow. This study is motivated by recent advances in novel cholesteric nanorod dispersions. Prior work on the modelling of cholesterics has suffered from the restriction of helicity to only a single direction, often with a pre-imposed pitch, due to numerical difficulties. This has severely limited cholesteric modelling in regard to both accuracy and experimental relevance. Our simulations avoid this limitation. Relevant forces on rods include solvent-rod drag, nematic alignment, microstructure elasticity and chiral twist. Phase diagrams are developed to demonstrate the response of these systems to variations in chiral and flow forces. Our results indicate that for low shear rates, chiral and elastic forces prevent the rods from moving in response to flow. At high shear rates, the rods tumble and form unique transient structures (combinations of tumbling and cholesteric phases) as flow forces and chiral forces compete. Even if slight alignment is induced at the boundaries, the phase diagram substantially changes, chiefly by constraining the possible chiral phases. This work has immediate relevance to applications which exploit the optical properties of films solidified from cholesteric dispersions.     

双手性选择单元手性固定相的研究进展

手性固定相（chiral stationary phase,CSP）作为手性色谱分离的核心技术,在手性化合物的识别和分离中得到广泛应用。以双手性选择单元结合作为CSP是近些年的研究热点,研究表明,两种手性选择单元相结合的CSP可增加手性识别位点,显著提高分离效果。本文介绍了近几年双手性选择单元手性固定相在手性分离中的研究进展,并对其发展前景进行了展望。     

四种方法合成单一手性聚苯胺纳米纤维研究

以过硫酸铵或2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌（DDQ）为氧化剂,单一手性樟脑磺酸作为诱导酸及掺杂剂,在有机溶剂、水-有机溶剂和水溶剂体系中,采用四种不同方法分别进行了单一手性聚苯胺纳米纤维合成研究。通过扫描电子显微镜（SEM）、紫外可见光谱（UV-VIS）、X射线衍射（XRD）和圆二色谱（CD）等手段对自组装法、界面聚合法、低聚物辅助法与二次掺杂法等四种方法制备得到聚苯胺纳米纤维的形貌、结构及光学活性进行表征,对比分析后发现四种方法合成的掺杂态聚苯胺纳米纤维形貌、结构相似,但溶剂体系会影响最终产物的光学活性：水溶剂、有机溶剂体系中,得到的聚苯胺纳米纤维光学活性相反。     

Simultaneous chiral analyses of multiple analytes: case studies, implications and method development considerations

The field of chiral separations had a modest beginning some two decades ago. However, due to rapid technological advancement coupled with simultaneous availability of innovative chiral stationary phases and novel chiral derivatization agents, the field of chiral separations has now totally outpaced many other separation fields. Keeping pace with rapid changes in the field of chiral separations, investigators continue to add stereoselective pharmacokinetic, pharmacodynamic, pharmacologic and toxicological data of new and/or marketed racemic compounds to the literature. Examination of the evolution of chiral separations suggests that in the beginning many investigators attempted to separate and quantify a single pair of enantiomers, adopting either direct (separation made on a chiral stationary phase) or indirect (separation made following precolumn conversion of enantiomers to corresponding diastereomers) approaches. However, more recent trends in chiral separations suggest that investigators are attempting to separate and quantify multiple pairs of enantiomers with available technologies. Added to this, some interesting trends have been observed in many of the recently reported chiral applications, including preferences regarding internal standard selection, mobile phase contents and composition, sorting out issues with mass spectrometric detection, determination of elution order, analytical manipulations of metabolite(s) without reference standards and addressing some specificity-related issues. This review mainly focuses on chiral separations involving multiple chiral analytes and attempts to justify the need for such chiral separations involving multiple analytes. In this context, several cases studies are described on the utility and applicability of such chiral separations under discrete headings to provide an account to the readership on the implications of such tasks. The topics of case studies covered in this review include: (a) therapy markers--differentiation from drug abuse and/or applicability in forensics; (b) role in pharmacogenetic/polymorphic evaluation; (c) monitoring and understanding the role of parent and active metabolite(s) in clinical and preclinical investigations; (d) exploration on the pharmacokinetic utility of an active chiral metabolite vis-a-vis the racemic parent moiety; (e) understanding the chirality play in delineating peculiar toxic effects; (f) exploration of chiral inversion phenomenon, and understanding the role of stereoselective metabolism. For the further benefit of readership, some select examples (n = 19) of the separation of multiple chiral analytes with appropriate information on chromatography, detection system, validation parameters and applicable conclusion are also provided. Finally, the review covers some useful considerations for method development involving multiple chiral analytes.     

16种手性化合物在不同自制手性固定相上的拆分比较

采用高效液相色谱法,在自制的纤维素-三(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)(ATEO-OD)、纤维素-三(4-甲基苯基氨基甲酸酯)(ATEO-OG)和纤维素-三(4-甲基苯基甲酸酯)(ATEO-OJ)3种手性柱上对16种不同结构的手性化合物进行了拆分和比较.试验结果表明:16个手性样品在这3种手性固定相上分别获得了不同程度的拆分,A TEO-OD对所分析样品具有更好的手性识别能力,ATEO-OG和ATEO-OJ的手性识别能力相当.