超分子手性
超分子凝胶的手性功能应用_手性分子识别与不对称催化_靳清贤
Progress in Chemistry，2014，26（ 6） ： 919 ～ 930
Based on supramolecular chiral information and nano structures，supramolecular gels have become important means for preparation of chiral nano-materials，asymmetric catalysis and chiral molecular recognition．
catalysis 3. 1 Self-assembly strategies for asymmetric
organocatalysis 3. 2 Asymmetric catalysis in supramolecular gels 4 Conclusion and outlook
1 引言
超分子凝胶（ supramolecular gels） 是指具有明确 的结构和分子量的有机小分子在溶剂（ 有机溶剂、
摘 要 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。 关键词 超分子凝胶 自组装 不对称催化 手性识别 中图分类号： O641. 3； O648. 17； O621. 3 + 4 文献标识码： A 文章编号： 1005-281X（ 2014） 06-0919-12
手性材料概述
手性色谱柱
概念
? 手性色谱柱（ Chiral HPLC Columns ）是由具有 光学活性的单体，固定在硅胶或其它聚合物上制成手 性固定相（ Chiral Stationary Phases ）。通过引入 手性环境使对映异构体间呈现物理特征的差异，从而 达到光学异构体拆分的目的。
? 在化学中，组成相同但空间结构上互成镜像（对 映体）的分子叫手性分子。
手性材料
手性超分子
? 手性液晶相 ? 手性超分子聚集体
手性无机材料
? 手性碳材料 ? 手性无机纳米材料 ? 手性金属-有机框架材料
手性介孔材料
手性超分子
? 多个分子通过氢键、范德华力、电荷的库仑作用、 π-π 、共轭等非化学建立的弱作用力而自动结合成有序有 组织的聚合系统的过程称为自组装，由此形成的组成复杂 的、有组织的聚集体为手性超分子，并保持一定的完整性 使其具有明确的微观结构和宏观特性。
Pirkle 型 ?Pirkle 型手性固定相是有美国学者Pirkle 主持研究的 ，其通过含末端羧基或异氰酸基手性前体与氨基键合硅 胶进行缩合反应，分别形成喊酰胺或脲型结构的手性固 定相
? 刷型手性固定相分为π电子接受型和π电子提供型 两类。最常见的π电子接受型固定相是由（R）-N-3， 5-二硝基苯甲酰苯基甘氨酸键合到γ-氨丙基硅胶上的制 成。此类刷型手性色谱柱可以分离许多可提供π电子的 芳香族化合物，或用氯化萘酚等对化合物进行衍生化后 进行手性分离。
蛋白手性色谱柱的载样量均较小。影响了蛋白 手性色谱柱在制备色谱中的应用。
蛋白手性色谱柱在所有手性色谱柱中是应用最广 的色谱柱，但并不是效果最好的色谱柱。
空穴型手性柱
自组装体系的超分子手性研究-中国科学院化学研究所
客观评价：一、关于超分子手性手性是一个令化学家、生物学家以及物理和材料学家都非常关注的问题。
尽管分子手性的研究已经很深入，但是超分子手性的研究仍然处于起步和发展阶段。
以关键词chiral或者chirality 在web of Science上搜索，有30多万条，而以超分子手性(supramolecular chirality) 为关键词，在Web of Science上搜索发现，共有2478条相关条目（截止到2017年1月2日）。
项目组以非手性分子在界面组装中的对称性破缺现象的发现为契机，拓展了超分子手性的相关研究，在有关超分子手性的论文发表中，Minghua Liu (Liu MH或者LIU MINGHUA)发表的论文数排名第一。
由于超分子手性的相关研究工作，2015年应邀为Chemical Review撰写了超分子手性的综述。
Liu, M.; Zhang, L.; Wang, T., Supramolecular Chirality in Self-Assembled Systems. Chemical Reviews，2015, 115 (15), 7304-7397.二、对本项目相关成果的评价该推荐书所涉及研究成果发表在JACS、Angew.Chem.Int.Ed., Adv.Mater.等期刊上，包括代表性论文8篇。
相关研究成果的原创新与科学意义受到国际著名科学家或学术组织/机构的积极评价。
相关引文发表在包括Chem. Soc. Rev.、J. Am. Chem.Soc.、Angew.Chem.Int.Ed.、Adv. Mater. 和Curr. Opin. Colloid & Interface Sci等权威学术期刊上。
项目组的部分研究结果也被Science杂志作为亮点报道。
主要第三方评价如下：1. 针对科学发现点1（首次发现了非手性分子在界面组装中的对称性破缺现象，揭示了其本质与普遍性）的评价国际知名超分子专家，英国皇家化学会会士，Phys. Chem. Chem. Phys. 副主编Ariga 教授在胶体与界面化学领域的综述性期刊中（Curr. Opin. Colloid &Interface Sci., 2008, 13, 23）评论我们在气液界面通过氢键组装产生超分子手性的工作（J. Am. Chem. Soc., 2004,126, 1322）是“气/液界面超分子手性的开创性研究”(Pioneering research on supramolecular chirality at the air-water interface）；他在另一篇综述（Sci. Technol. Adv. Mater. 2008, 9, 014109）中评论到“刘和合作者首先发现了非手性巴比妥酸在界面转移膜中手性结构的形成（…by Liu and coworkers, who first discovered formation of spiral (chiral) structures in transferred monolayers of a non-chiral barbituric acid derivative.);德国马普胶体化学研究所从事界面组装以及手性的著名科学家V ollhardt在同期的综述中（Curr. Opin. Colloid & Interface Sci. 2008, 13, 31）也表达了完全相同的观点;针对二维的超分子手性结构，Science选为Editors’ Choice，以近期文献亮点“都卷起来了（All wound up）”为题，进行了报道(Science, 2004, 303, 591)；2. 针对科学发现点2（揭示了基于非手性分子构筑的超分子体系中的手性开关与记忆效应，实现了由外消旋分子构筑的超分子手性体系与识别功能。
手性分子生命的起源及其在异丙基化合物中的应用
手性分子生命的起源及其在异丙基化合物中的应用手性分子指的是在空间上具有镜像对称性，但无法通过旋转或平移重合的分子。
在生命起源中，手性分子扮演了重要角色。
例如，蔗糖只能识别右旋光学异构体，而氨基酸和核酸碱基只能识别左旋光学异构体。
因此在生命的细胞中，大部分分子都是手性的。
生命起源学说认为，最初的生命是从非手性分子中，通过某种机制产生了手性分子的。
目前，我们知道手性分子可以通过以下几种方式产生：1. 自发不对称合成：有些化学反应可以自行产生手性分子，即自发不对称合成。
这种合成方式的原理是，在反应初期出现对称破缺，导致生成的产物分子具有手性。
2. 催化非对称合成：催化非对称合成是通过手性催化剂产生手性产物的一种方法。
手性催化剂可以把非手性起始物转化为手性分子。
3. 超分子化学：超分子化学可以通过一些分子自组装成立体有序的结构，从而产生手性分子。
手性分子不仅在生命起源中扮演着重要的角色，在药物制剂中也起着至关重要的作用。
例如，左旋多巴的药效是右旋多巴的2倍，而右旋多巴则无法被有效地利用。
因此，在药物研发中，通过识别和筛选手性分子，可以得到更安全和有效的药物。
另一个应用领域是异丙基化合物。
异丙基化合物是指分子结构中含有异丙基基团（CH3CHCH3-）。
这种化合物常用作有机合成和医药领域的原料。
然而，随着环境和健康问题的不断暴露，对其生产和使用进行了大量的限制。
在这种情况下，手性化学成为了异丙基化合物的重要分析方法。
通过硬件键解离区分出其中不同手性异构体，可以准确判断异丙基化合物的性质和环境归属。
此外，一些高端分析技术，如光致动态稳定性谱、核磁共振、质谱等也被广泛应用于异丙基化合物的手性分析。
总之，手性分子在生命起源和社会各领域都发挥着重要作用。
我们可以通过深入研究和理解手性化学的机制和应用，推动科学和技术的发展。
【国家自然科学基金】_超分子手性_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140730
科研热词 推荐指数 配位聚合物 1 超分子组装体 1 超分子手性 1 荧光 1 胶凝剂 1 氢键 1 有机凝胶 1 掺杂 1 手性光学开关 1 手性 1 席夫碱 1 zn(ⅱ) 1 2,3-氧-异丙叉基-l-酒石酸根 1
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
科研热词 合成 配位聚合物 超分子手性 识别性能 自组装 联萘类刚性环状齐聚物 氨基酸 晶体工程 手性超分子化合物 手性识别 复合功能 单晶结构 分子钳 分子基材料 修饰电极 α -猪去氧胆酸 x射线单晶衍射 j-聚集体 2(5h)-呋喃酮 1,2-乙二胺
推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
推荐指数 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2014年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
2014年 科研热词 配位聚合物 荧光 v-型配体 超分子配合物 超分子化学 纳米尺寸金属 立体化学,光化学 环糊精 核酸 手性识别 分子识别 光催化 g-四链dna 推荐指数 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
科研热词 超分子手性 手性 香豆素 配体 配位聚合物 超分子结构 超分子凝胶 螺旋链 自组装 聚二乙炔 纳米纤维 磁性 水热条件 柔性间隔基 晶体结构 手性铜(ⅱ)配合物 手性复合聚集体 嵌段共聚物 圆二色谱 吡啶 双层结构 lb膜 l-o-磷酸丝氨酸 1,10-邻菲啰啉
一种超分子手性纳米催化剂及其制备方法和应用[发明专利]
![一种超分子手性纳米催化剂及其制备方法和应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/6a4a422c6d85ec3a87c24028915f804d2b1687cc.png)
专利名称：一种超分子手性纳米催化剂及其制备方法和应用专利类型：发明专利
发明人：韩杰,袁干印,孙晓环,郭荣
申请号：CN202210014907.8
申请日：20220107
公开号：CN114289070A
公开日：
20220408
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本案涉及一种超分子手性纳米催化剂及其制备方法和应用，以单手性小分子樟脑磺酸为掺杂剂和诱导剂合成单手性聚苯胺，R‑CSA和S‑CSA分别诱导合成R型和S纳米纤维；通过氨水溶液对单手性聚苯胺进行去掺杂、通过巯基乙酸进行再掺杂、吸附铜离子形成R‑PANI‑TA@Cu2+和
S‑PANI‑TA@Cu2+纳米纤维。
本发明提供的超分子手性催化剂可以选择性的催化一种构型的DOPA 分子，超分子手性R‑PANI(TA)Cu2+催化剂对R‑DOPA反应更快；而S型催化剂对S‑DOPA反应更快；超分子手性催化剂不含有手性小分子，仅仅依靠聚苯胺的超分子手性排列就可实现不对称催化，这极大拓宽了不对称催化剂的设计思路。
申请人：扬州大学
地址：225009 江苏省扬州市大学南路88号
国籍：CN
代理机构：北京远大卓悦知识产权代理有限公司
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手性超分子纳米结构的调控及其相关功能研究报告
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald184技报告导读LHC实验ATLAS物理研究金山(中国科学院高能物理研究所)摘 要：在Higgs粒子研究、SUSY粒子寻找和top夸克物理研究中完成了多项物理成果。
在VBF过程的Higgs粒子研究中，率先使用多变量分析法应用到Higgs粒子衰变到双光子过程的物理分析中，显著提高了分析的灵敏度，使得我们能够首次在VBF过程中观测到Higgs粒子存在的证据，进一步确认了已发现的Higgs粒子。
在超对称SUSY粒子寻找研究中，率先开展了在含双tau粒子的末态中寻找stau的等SUSY粒子，并在一个软轻子过程中寻找SUSY粒子，研究了信号区域的选取和优化、本底过程的详细分析以及实验数据的统计解释。
还在H →WW过程的研究和top物理研究，包括单top事例的产生、top夸克的自旋关联等重要工作中做出了主要贡献的工作。
关键词：大型强子对撞机 ATLAS 希格斯粒子 超对称The Report of the ATLAS Physics Study at LHC ExperimentJin Shan(Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences)Abstract ：ATLAS Chinese Cluster (ACC) made leading contributions in many important physics topics, including study of Higgs particle, searches of SUSY particle and study of top quark physics. In the VBF Higgs production studies, ACC firstly applied MVA technique, which significantly improve the sensitivity of the analysis so that we observed the first evidence of VBF Higgs boson production in ATLAS experment. ACC firtly performed the analysis to search for SUSY particles in the di-tau final states which is sensitive to the stau particle searches, we also deeply involved in the SUSY search with one soft lepton final state. We played leading role in the above two SUSY analyses, including in the signal region definition, background study and statistical interpretation of physics results. ACC members are the editors of physics papers of the above Higgs and SUSY papers. ACC also made major contributions to the H →WW decays and top phsycis studies, including the single top production and top spin correlation measurements.Key Words ：LHC; ATLAS; Higgs boson; SUSY阅读全文链接（需实名注册）：http://w w w.nstrs.c n/x ian g x iBG.aspx?id=50803&f lag=1手性超分子纳米结构的调控及其相关功能研究报告刘鸣华 陈鹏磊(中国科学院化学研究所)摘 要：研究包括:(1）环己二胺诱导下TPPS组装体螺旋结构的可控构筑及其超分子手性的控制;(2)金属离子诱导的超分子手性翻转和调控：智能超分子水凝胶;(3)凝胶调控的拓扑化学反应及其超分子手性;(4)超分子手性的传递及基于动态共价键的超过分子手性光学开关。
手性分子的合成方法及研究进展
手性分子的合成方法及研究进展学号：班级：姓名：摘要：本文主要将手性药物的合成方法分为了两大类，并分别列举了一些方法，其中详细介绍了手性源合成以及酶法获得手性化合物两种方法，并通过对方法的介绍简述了手性化合物的研究进展。
关键词：手性化合物、合成、研究进展手性是自然界最重要的属性之一，分子手性识别在生命活动中起着极为重要的作用。
同一化合物的两个对映体之间不仅具有不同的光学性质和物理化学性质,而且它们具有不同的生物活性，比如在药理上,药物作用包括酶的抑制、膜的传递、受体结合等,均和药物的立体化学有关；手性药物的对映体的生物学活性、毒性、代谢和药物素质完全不同。
获得手性化合物的方法，不外乎非生物法和生物法两种。
一、非生物法非生物催化主要是指采用化学控制等手段来获得手性化合物，它主要包括不对称合成法、手性源合成、选择吸附拆分法、结晶法拆分、化学拆分法、动力学拆分、色谱分离等。
下面主要介绍手性源合成：手性源合成或者手性底物的诱导，该方法被称为第一代手性合成方法,亦称为底物控制法。
它是通过底物中原有手性的诱导，在产物中形成新的手性中心。
可简略表述为：原料为手性化合物A*，经不对称反应,得到另一手性化合物B*，即手性原料转化为反映产物。
美国Scripps 研究所Wong等曾报道了利用阿拉伯糖来合成L-N-乙酰神经氨酸的方法，该方法便是极其巧妙的利用了手性源合成。
阿拉伯糖是一个醛糖，它开环后的醛基与氨基化合物得到Schiff 碱中间体，硼酸衍生物上的乙烯基以富电子碳原子于Schiff碱上的碳原子发生亲核进攻，得到烯烃衍生物中间体，氨基用酸酐保护，总产率55%, de%为99%。
烯烃衍生物中间体与硝酮衍生物进行1,3偶极环加成，得到氮氧五元环化合物，加成过程立体选择性较好，90%的产物是立体控制的。
氮氧物五元环化合物经过脱质子化得到西佛碱中间体，水解后即得到L-N-乙酰神经氨酸（如图）。
二、生物法生物催化主要是指采用天然化合物、酶催化或微生物催化来获得手性化合物，它主要包括从天然物中提取、酶法获得手性化合物、微生物法获得手性化合物、应用催化抗体获得手性化合物、应用现代生物技术获得手性化合物等。
超分子组装与超分子手性
超分子组装 超分子手性 超分子组装与手性的关系 超分子手性的应用前景 总结与展望
目录
CONTENT
超分子组装
01
超分子是指由两个或更多分子通过非共价键相互作用形成的复杂体系。
超分子
特点
应用领域
超分子具有自组装、自识别、自组织等特性，可以在一定条件下自发形成有序结构。
超分子在化学、生物学、医学、材料科学等领域有广泛应用。
药物筛选与设计
在药物设计中的应用
1
2
3
利用超分子手性可以制备具有特定性能的功能材料，如光电器件、磁性材料和催化材料等。
功能材料制备
超分子手性可以用于制备具有响应性和自适应能力的智能材料，如形状记忆材料和刺激响应材料。
智能材料
通过超分子手性组装，可以对材料表面进行改性，改变其润湿性、抗生物污染性和抗腐蚀性等性能。
超分子手性主要来源于超分子组装的几何排列、组分的形状或手性组分的引入。这些因素可以导致超分子结构中的不对称性，从而产生手性。
超分子手性的来源主要包括以下几个方面
超分子组装的几何排列可能导致不对称性。例如，通过特定的组装方式，可以将手性组分以不同的方式排列，从而产生超分子手性。
某些非手性组分在超分子组装过程中可能呈现出手性特征。例如，某些有机分子可以通过特定的组装方式形成螺旋形结构，从而产生手性。
在生物医学中的应用
总结与展望
05
研究进展
已成功构建多种复杂超分子结构，包括二维和三维晶体、囊泡、螺旋等。
深入理解了超分子间的弱相互作用，如氢键、π-π堆积、疏水作用等。
当前研究进展与挑战
实现了超分子组装的有序度和可控性，为功能超分子材料的发展奠定了基础。
超分子化学及其在手性药物识别中的应用
超分子化学是一门新兴的研究领域，它结合了化学、物理、生物学和材料科学等多种学科，探讨分子间的相互作用，以及它们如何影响材料的性质和结构。
它的研究目的是利用两个分子之间的相互作用，来控制和调节材料的性质和结构，并用来实现其他应用目的。
超分子化学在手性药物识别中的应用是一个新兴的方向，它利用特定分子之间的相互作用来分子识别，从而有效地发现和检测手性药物。
例如，可以利用层析来分离和识别手性药物，利用氢键相互作用来识别手性药物，和利用分子间氢键力来识别手性药物。
超分子化学还可以用来设计新型活性材料，用于识别和检测药物分子，从而有效地发现和检测手性药物。
此外，超分子化学还可以用来设计新型药物包装材料，用于包装、存储和传输药物分子，从而提高药物的有效性和安全性。
总之，超分子化学在手性药物识别中的应用可以说是一项新兴的工作，它可以用来控制和调节材料的性质和结构，从而有效地发现和检测手性药物，并且可以设计新型药物包装材料，用于包装、存储和传输药物分子，从而提高药物的有效性和安全性。
卟啉文献
自组装机理研究
红外光谱研究
我们从红外光谱图上观察到：与自由卟啉的红外相比，自组装聚集体的红外 特征吸收峰基本上没什么变化，这进一步证明了，无论是纳米纤维还是纳米 球聚集体都是由自由卟啉组成的。
红外光谱分析：多肽二级结构α螺旋向β折叠转化
据文献报道，在红外光谱中约 1650~1655cm-1处出现一个尖 锐的吸收峰和约1546~1550cm-1 处出现一个中等强度的吸收峰 分别应对于采取α螺旋二级结 构多肽链上酰胺I带和酰胺II代 的振动。随着多肽二级结构 α螺旋向β折叠的转化，酰 胺I带和酰胺II代的吸收峰都向 低波数移动，同时出现一个肩峰。
β折叠是蛋白质的二级结构,肽键平面折叠成锯齿状,相邻肽链主 链的N-H和C=O之间形成有规则的氢键,在β折叠中,所有的肽键 都参与链间氢键的形成,氢键与β折叠的长轴呈垂直关系. β折叠可分为平行式和反平行式两种类型，它们是通过肽链 间或肽段间的氢键维系。可以把它们想象为由折叠的条状纸片 侧向并排而成，每条纸片可看成是一条肽链，称为β折叠股，肽 主链沿纸条形成锯齿状。α－碳原子位于折叠线上，由于其四面 体性质，连续的酰氨平面排列成折叠形式。需要注意的是在折 叠片上的侧链都垂直于折叠片的平面，并交替的从平面上下二 侧伸出。平行折叠片比反平行折叠片更规则且一般是大结构， 而反平行折叠片可以少到仅由两个β股组成。
超分子组装机理
由于多肽通常在非经性溶剂中采取的是α螺 旋，在极性溶剂中采取β折叠二级结构。
超分子纳米结构的电流-电压性质（电导率）：具有良好的半导体导电性
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
手性卟啉化合物自组装螺旋纳米结构 的研究
电子吸收光谱及CD光谱分析
聚集体形貌分析
不加钾离子
超分子化学
―超分子‖(supramolecular)一词早在20世纪30年代已经出现,但在科学界受到重视却是50年之后了.超分子化学可定义为/超出分子的化学,是关于若干化学物种通过分子间相互作用结合在一起所构成的,具有较高复杂性和一定组织性的整体的化学.在这个整体中各组分还保持某些固有的物理和化学性质,同时又因彼此间的相互影响或扰动而表现出某些整体功能.超分子体系的微观单元是由若干乃至许许多多个不同化合物的分子或离子或其他可单独存在的具有一定化学性质的微粒聚集而成.聚集数可以确定或不确定,这与一分子中原子个数严格确定具有本质区别,把多个组分的基本微观单元聚集成超分子的凝聚力是一些(相对于共价键)较弱的作用力.如范氏力(含氢键)亲水或憎水作用等. 超分子化学的发展特别要提到三个人，Pederson C，Cram D J和Lehn J M，他们分享了1987 年诺贝尔化学奖。
1967 年Pederson 等第一次发现了冠醚。
他原先想合成的是一个非环聚醚(多元醚)，但在纯化过程中分离出极少量产率仅0.4%的丝状有纤维结构并不溶于羟基溶剂的白色晶体。
受好奇心驱使，他进行了深入研究，发现它是一种大环聚醚，即命名为冠醚，它是由于非环聚醚前体与碱金属离子配位结合，阳离子使配体预组织后更有利于环化而形成的。
这可以说是第一个在人工合成中的自组装作用。
Pederson 诺贝尔演说的题目就是―冠醚的发现‖，他提到要是当年忽略了这种并非期待的杂质，他可能就与冠醚失之交臂。
Cram 诺贝尔演说的题目是―分子主客体以及它们的配合物的设计‖。
他受到酶和核酸的晶体结构以及免疫系统专一性的启发，从1950 年代起就想设计和合成较简单的有机化合物，来模仿自然界存在的一些化合物的功能，他认识到高度结构化的配合物是中心，Pederson 的工作一发表，他就意识到这是一个入口，由此开展了系列的主客体化学的研究。
主客体也就是生物学中常采用的受体与基质，它们间的作用是典型的自组装作用。
高中化学手性分子归纳总结
高中化学手性分子归纳总结手性分子是化学中一个非常重要的概念，它具有对称性，镜像对称的分子不是同一个分子。
这篇文章将对高中化学中的手性分子进行归纳总结。
一、手性分子的定义与特点手性分子是指具有非超可重叠镜像关系的分子，也就是说，镜像对称的分子不是同一个分子。
手性分子具有以下特点：1. 非对称性：手性分子在空间上没有内部平面、中心对称或轴对称元素，导致其不具有对称性。
2. 光学活性：手性分子可以使线偏振光发生旋光现象，称为光学活性。
它可以将线偏振光分为左旋光和右旋光，分别记作（−）和（＋）。
3. 可旋光性：手性分子的旋光度与物质的浓度、温度、溶剂等因素有关。
其旋光度可以通过旋光仪进行测量。
二、手性分子的分类手性分子可分为两类：单一手性分子和混合手性分子。
1. 单一手性分子：单一手性分子指的是只存在一种手性的分子。
例如，氨基酸和糖类分子都是单一手性分子。
其中，氨基酸具有左旋和右旋两种手性，而糖类分子具有多种手性。
2. 混合手性分子：混合手性分子指的是同时存在多种手性的分子。
例如，含有两种以上手性中心的有机化合物就是混合手性分子。
三、手性分子的表达式与命名化学中通常使用化学式、结构式或三维投影式来表达手性分子。
1. 化学式：手性分子的化学式可以使用分子式进行表示，例如，D-葡萄糖的化学式为C6H12O6。
2. 结构式：手性分子的结构式可以通过二维平面结构来表示手性中心和它们之间的连接关系。
3. 三维投影式：手性分子的三维结构可以使用立体投影式表示，常见的有锥式投影、新兰投影和沙夫投影等。
手性分子的命名则依据其结构进行。
常见的手性分子命名规则有R/S命名法、D/L命名法和E/Z命名法。
四、手性分子的应用手性分子在化学、药学、生物学等领域中具有重要的应用价值。
1. 药学应用：许多药物中的活性成分是手性分子，因为手性分子对生物体的相互作用具有明显的差异，例如，左旋多巴是帕金森病的常用药物。
2. 合成化学：手性分子的合成对于有机合成非常重要。
使用标准实验室设备可复制地合成了单手性或手性的阶梯状超分子
使用标准实验室设备可复制地合成了单手性或手性的阶梯状超分子东京大学的一个研究小组使用标准实验室设备可复制地合成了单手性或手性的阶梯状超分子。
通过从含有非手性前体的旋转溶液中逐渐除去溶剂，它们能够产生优先沿特定标的目的扭曲的螺旋。
这项研究可能会导致新的和更便宜的药物生产方法，并最终解决关于生命如何开始的挥之不去的困扰之一。
生命最重要的分子(包罗DNA，蛋白质和糖)最显着的特征之一就是它们具有“手性”，即手性。
也就是说，所有活生物都选择依赖一个分子，而不成叠加的镜像则什么也不做。
这有点像拥有一只狗，它只会拿起您的左手手套，而完全忽略右手手套。
当您考虑手性对在化学上相同时，将变得更加令人困惑。
当从非手性前体开始时，这使得仅生产一种手性分子极其困难。
早期生活如何以及为什么选择一种惯用的惯用手法是生物学中的一个主要问题，有时被称为“同手性问题”。
一种假设是，某些早期的不平衡破坏了左手和右手分子之间的对称性，并且这种变化在进化过程中被“锁定”。
现在，东京大学的研究人员已经证明，在适当的条件下，宏不雅旋转会导致形成特定手性的超分子。
这是使用旋转蒸发仪完成的，旋转蒸发仪是化学实验室中的标准设备，用于通过轻轻去除溶剂来浓缩溶液。
第一作者Mizuki Kuroha说：“以前人们认为宏不雅旋转不会引起纳米级分子的手性，这是因为分子的大小不同，但是我们已经证明分子的手性确实可以在旋转标的目的上变得固定。
”按照她的理论，一些原始旋涡中捕捉的古老生物分子决定了我们今天所拥有的惯性。
这些结果不仅可以洞悉生命的同质性，并且还代表了纳米分子化学与宏不雅流体动力学相结合的开创性外不雅。
”这项研究还可以为不需要手性分子作为输入的手性药物提供新的合成途径。
手性超分子凝胶材料的研究进展
（ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｍｅ ｔ ａ ｌ Ｍａ ｔ ｒ ｉ ｘ Ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ ，Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ Ｊ ｉ ａ ｏ Ｔ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ２ ４ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
究前景进行 了展望 。
关键 词 ： 超分子凝胶 ；手性 ；自组装 ；纳米纤维
中 图 分 类 号 ：Ｕ ２ １ ４ ． ９
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１ ６ ７ ４—３ ９ ６ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７— ０ ４ ２ ０—１ １
Ｐｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ Ｓ ｕｐｅ ｒ ｍｏ ｌ ｅ ｃ ｕｌ ａ ｒ Ｃｈ ｉ ｒ ａ ｌ Ｇｅ ｌ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ
ｔ ａ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｉ ｎ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｃ ｈ ｉ ｒ ａ ｌ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｒ ｏ ｍ ｍｏ ｌ ｅ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｔ ｏ ｎ ａ ｎ ｏ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｉ ｆ ｂ ｅ ｒ ｌ ｅ ｖ ｅ １ ．Ｉ ｎ ｍｏ ｓ ｔ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ，ｃ ｈ ｉ ｒ ａ ｌ ｉ ｎ ｆ ｏ ｍａ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ
第３ ２卷
第 ７期
中 国 材 料 进 展
ＭＡＴＥＲＩ ＡＬＳ ＣＨＩ ＮＡ
Ｖ０ １ ． ３ ２ Ｎｏ ． ７
２ ０ １ ３年 ７月
超分子手性
0.5
0.0 400 500 600 700 800 Wavelength /nm
1. 可以通过界面的静电相互 作用形成复合膜
2. 在膜中TPPS进行p-p堆积 形成J-Aggregate
3. 复合膜具有CD信号
1. 基于静电作用的组装
1. 尽管TPPS和两亲分子均是非手性的，我们总是能够获得有 手性的有序膜.
De Rossi, et al. Angew. Chem. 1996, 35, 760
在晶体， 液晶以及聚集体溶液中均发现了非手性 分子可以形成手性的高级结构， 别现象，分子结构与高级结构的手性之间没有明 确的关系？
气液界面的组装
Langmuir monolayer
LB films
分子取向, 分子排列,相互作用的调控
Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Transfer
NpImC17-Ag(I) LB Film
NpImC 17 NpImC 17 NpImC 17 NpImC 17 NpImC 17 NpImC 17 NpImC 17
Pure Water
Transfer
NpImC17 LB Film
Ar
Ar
HN N AgNO3
*
N
N Ag *
n
Surface Pressure (mN/m)
Langmuir, 1997, 13, 4807-4809.
50
40
30
b
c
20
a
d
10
0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
手性C超分子聚合物及其制备方法[发明专利]
![手性C超分子聚合物及其制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/0dcc1e0f9b89680202d82538.png)
专利名称：手性C超分子聚合物及其制备方法
专利类型：发明专利
发明人：张阿方,吴金雕,林尧东,仲国强,徐刚,刘延军,李文申请号：CN201910326820.2
申请日：20190423
公开号：CN110078932A
公开日：
20190802
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种手性C分子及其制备方法。
该分子的结构式为：。
该C分子能够在溶剂中，通过超分子作用力下，自发组装堆叠形成超分子聚合物。
该C超分子聚合物在二氯甲烷中呈现出超强的手性信号，并且具有极强的荧光效应。
在超分子聚合物的基础上，发生丁二炔基元在紫外光照下的拓扑聚合反应，使得聚合物中相邻的C分子之间形成共价键，从而实现从超分子聚合物向共价聚合物的转变，形成更稳定的聚合物。
该方法利用超分子化学方便可设计的优点，实现了超高的手性诱导以及避免了传统共价化学合成聚合物产生的各种不可控因素。
基于超分子聚合物实现的手性诱导、传递和放大，在手性材料、光学器件、生物医用材料等方面有重要应用价值。
申请人：上海大学
地址：200444 上海市宝山区上大路99号
国籍：CN
代理机构：上海上大专利事务所(普通合伙)
代理人：顾勇华
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临高射流式纳米微气泡技术方案(手性传递共组装制备超分子凝胶用于构筑肉眼可视对映体识别体系)
临高射流式纳米微气泡技术方案（手性传递共组装制备超分子凝胶用于构筑肉眼可视对映体识别体系）对映体识别在有机化学，药物化学，材料化学和生命科学的发展中有着至关重要的作用。
近日，复旦大学朱亮亮研究团队提出一种用于广泛识别手性对映体的超分子凝胶策略，通过分子间手性传递以及嵌段共聚物微相分离的协同作用从结构层面而非化学层面来扩大手性对映体的识别，并通过超分子凝胶的塌陷使手性识别具有肉眼可视性（Fig. 1）。
Fig. 1 共组装超分子手性结构以及对映体识别凝胶-胶束变化仿照自然界中的手性结构，人工手性体系在手性传感器，不对称催化，手性光电器件，对映体分化等方面发挥重要的作用。
对映分化通常依赖于手性材料与引入的立体异构体之间的一些立体选择性相互作用，因此当前的人工手性体系通常仅对一种或几种手性异构体具有特定的对映选择性。
一些研究者利用对映体分子与手性凝胶因子特定的不对称取代反应构筑可视的手性拆分凝胶结构（J. Am. Chem. Soc., 2023, 132, 7297；Adv. Mater., 2023, 25, 5304, etc.），然而通过单一材料设计来感测一系列手性物种的单一对映异构体是一项巨大的挑战。
面对这一挑战，朱亮亮团队设计出分层共组装体系以充分放大有机凝胶与对映体结构的立体选择性相互作用。
他们将具有轴手性的分子“连接器”—带有咪唑基修饰的联萘基衍生物（R）-DN通过氢键作用与非手性嵌段共聚物PS-b-PAA在乙醇中发生共组装，手性传递作用诱导形成具有相分离结构的扭曲纳米纤维。
嵌段共聚物的微相分离结构有效的将联萘基团分隔开来，使超分子结构具有荧光增强、圆二色信号（CD）和圆偏振发光（CPL）放大效应（Fig. 2）Fig. 2 超分子共组装体系以及有机凝胶放大的光学信号特性在这样的超分子结构中，手性“连接器”充当凝胶的交联纳米纤维中的支架，使凝胶具有高度的对映体敏感性，在加入一系列微量的（S）-对映体（原子手性、轴手性、点手性、手性聚合物等）后凝胶发生塌陷，扭曲纤维结构转变为胶束状，并伴随着凝胶荧光发射猝灭和CPL信号的削弱（Fig. 3）。
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自然界的手性优择现象
COOH H CH NH2 COOH NH2 CH H
CONH2 D-Asn
CONH2 L-Asn
OH HO OH HO
OH OH
OH HO O D-glucose
HO O L-glucose OH
手性药物分子对生命体的作用 沙利度胺 反应停） （反应停）
O O HN O O N
1.0 0.5 0.0
ODA
2.0
2.5
Area/molecule (nm )
400
500
600
700
800
Wavelength /nm
120 100 80 60 40 20 0 -20 -40 -60 300
CTAB
CD/mdeg
DOAB
1. 可以通过界面的静电相互 作用形成复合膜 在膜中TPPS进行π TPPS进行 2. 在膜中TPPS进行π−π堆积 形成J 形成J-Aggregate
2.界面配位 界面配位
Interfacial coordination
Ar
HN N
C17 H35 N
Ag
*
C17 H35 Ag(I)NO3 N N Ag
(S)-thalidomide
O N NH O O O
(R)-thalidomide
手性材料与信息科学
手性液晶显示材料
J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 1161-1167.
手性科学研究的基本科学问题
• 手性合成 手性源的产生、手性的传递和复制（表达）、手 手性源的产生、手性的传递和复制（表达）、手 ）、 性的放大 • 手性结构与检测 手性分子的拆分、检测及结构表征； 手性分子的拆分、检测及结构表征；高级手性结 构的表征 • 手性识别与组装 手性分子之间的识别作用、 手性分子之间的识别作用、组装和聚集 • 手性（生结构要素 重要意义 关键科学问 题 不对称中心，轴，面 药物，手性材料 拆分，高效催化转化， 放大，传递 分子聚集体层次的手性 不对称的二维或者三维结构 分子识别，手性材料 如何有效地实现手性堆积， 新概念手性：放大，传递， 记忆，开关
完全的非手性分子能否形成手性组装体? 如果可 完全的非手性分子能否形成手性组装体? 什么样的非手性分子可以形成手性组装体? 以,什么样的非手性分子可以形成手性组装体?
Yashima E, Maeda K, et al. Chem. Eur. J. 2004, 10: 42-51
9
3. 非手性分子自身组装形成手性超分子 在完全没有任何手性因素的参与下， 在完全没有任何手性因素的参与下，非手性 分子是否能通过自身的分子组装表现出超分 子手性
形成对映异构体以等比例混合的外消旋产物 组装过程中由于不对称性被随机打破而形成对映体过剩 或纯对映体产物
N
CTAB
DOAB ODA
-
O3S
SO3 -
1. 基于静电作用的组装
70 Surface pressure (mN/m) 60 50 40 30 20 10 0 0.0 0.5 1.0 1.5
2
2.0 1.5
CTAB ODA DOAB
434nm
subphase,
490nm
DOAB CTAB
Absorbance
J.Phys.Chem.B, 2003, 107, 2565. J. Phys. Chem. B,. 2003, 107,12768 J. Phys. Chem. B, 2004,108, 7180.
如何理解这些超分子手性的形成 ? 1. 螺旋堆积 所有集团的协同作用. 2. 所有集团的协同作用. 3. 手性的方向是随机的 “Sergeants and Soldiers” Key point: Sergeants were produced by a chance
Langmuir monolayer LB films
分子取向, 分子排列,相互作用的调控 分子取向 分子排列 相互作用的调控
超分子手性的研究方法， 超分子手性的研究方法，薄膜手性如何研究
非手性的分子通过界面的组装形成手性组装体 界面的静电, 堆积,界面配位, 界面的静电, π−π堆积,界面配位,氢键 非手性分子的结构与手性组装体的关系
背景-分子手性与超分子手性 背景Molecular Chirality
Louis Pasteur
(1822-1895)
Supramolecular Chirality
Jean-Marie Lehn
(1939-)
超分子手性 (Supramolecular Chirality)
通过非共价键弱相互作用力构建立体结构， 通过非共价键弱相互作用力构建立体结构，使原本不具备 手性的分子在一定条件下表现出手性信号(CD信号) (CD信号 手性的分子在一定条件下表现出手性信号(CD信号)，或者 可以使原有的手性通过一定的聚集形态以非线性的方式得 以放大
超分子组装与超分子手性
胶体、 胶体、界面与化学热力学实验室
刘鸣华
liumh@
提
什么是手性 手性的表征方法 什么是超分子手性
纲
超分子手性中的几个重要概念 典型的超分子手性 如何从非手性分子组装手性超分子
手性是自然界的基本特性
两个most 两个most
Most organic molecules are chiral Most of the molecules of importance to living systems are enantioenriched. Examples include: Amino Acids; Sugars; Proteins; Nucleic Acids; Vitamins; Terpenes; Alkaloids; and Steroids.
700 800
ODA 400 500 600 wavelength/nm
复合膜具有CD CD信号 3. 复合膜具有CD信号
1. 基于静电作用的组装
尽管TPPS和两亲分子均是非手性的， TPPS和两亲分子均是非手性的 1. 尽管TPPS和两亲分子均是非手性的，我们总是能够获得有 手性的有序膜. 手性的有序膜. 只有当J 聚集体形成时，才有手性. 2. 只有当J-聚集体形成时，才有手性. 手性的方向性是不确定的. 3. 手性的方向性是不确定的. 在原子力显微镜上可以观察到fiber结构。 fiber结构 4. 在原子力显微镜上可以观察到fiber结构。
b
a
线性改变β 线性改变 β 角 (0360o)
β
测 多 条 CD 光 谱 求平均
250
300
350
400
Wavelength (nm)
J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, 5051
CD特点
• CD is only observed at wavelengths where absorbances of R & L components of circularly polarized light are not zero i.e. in absorption bands. • In general ∆ε is much more conformation dependent than ε
11
2.2 主客体中的诱导手性 环糊精
偶极偶极-偶极作用
Allenmark S. Chirality, 2003, 15: 409-422
7
2.3 螺旋诱导手性
在手性小分子的诱导下， 在手性小分子的诱导下，非手性的聚合物或低聚物分子有可能表现 出螺旋手性
4-羧基聚苯乙烯与手性胺作用形成螺旋超分子
完全由非手性分子组装形成— 3.完全由非手性分子组装形成 3.完全由非手性分子组装形成 形成的超分子通过自身
结构的特点表现出手性
2
有关超分子手性的三个重要概念
Spontaneous Symmetry Breaking
Sergeants-and-soldiers principle ： the control of the helical sense of large numbers of cooperative achiral units (the soldiers) by a few chiral units (the sergeants) “majority-rules” effect：a slight excess of one ： enantiomer leads to a strong bias toward the helical sense preferred by the enantiomer that is present in majority.
12
3.2 非手性体系中实现对称性打破
(1) 溶液中的聚集体体系 (2) 溶液中的晶体体系 (3) 溶液中的 膜体系 溶液中的LB膜体系
14
从非手性无机盐到手性晶体
液晶
Kondepudi et al. Science 1990, 250, 975.
NaClO3
Walba, et al. Science 1997, 278, 1924.
背景背景-从非手性染料分子到手性聚集体 –溶液中 溶液中
Ribó, et al. Science, 2001, 292, 2063
De Rossi, et al. Angew. Chem. 1996, 35, 760
在晶体， 在晶体， 液晶以及聚集体溶液中均发现了非手性 分子可以形成手性的高级结构， 分子可以形成手性的高级结构， 别现象， 别现象，分子结构与高级结构的手性之间没有明 确的关系？ 确的关系？ 气液界面的组装
1. 手性分子组装形成手性超分子
3
2. 非手性分子与手性分子共同组装成的手性超 分子－ 分子－诱导手性