超分子组装与超分子手性

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1、超分子组装与超分子手性胶体、界面与化学热力学实验室刘鸣华liumh@iccas.ac.cn什么是手性手性的表征方法什么是超分子手性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提纲手性是自然界的基本特性Mostofthemoleculesofimportancetolivingsystemsareenantioenriched.Examplesinclude:AminoAcids;Sugars;Proteins;NucleicAcids;Vitamins;Terpenes;Alkaloids;andSt

2、eroids.Mostorganicmoleculesarechiral两个most自然界的手性优择现象(S)-thalidomide(R)-thalidomide沙利度胺（反应停）手性药物分子对生命体的作用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；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、组装和聚集手性（生命）起源完全的非手性

3、分子能否形成手性组装体?如果可以,什么样的非手性分子可以形成手性组装体?分子层次的手性分子聚集体层次的手性结构要素不对称中心，轴，面不对称的二维或者三维结构重要意义药物，手性材料分子识别，手性材料关键科学问题拆分，高效催化转化，放大，传递如何有效地实现手性堆积，新概念手性：放大，传递，记忆，开关手性起源,手性功能材料分子手性与超分子手性手性的表征方面-CD原理平面偏振光(Planepolarizedlight)EM平面偏振光振动方向保持不变振幅发生周期性变化PolarizerEvectors圆偏振光的方向朝光源看，电场矢量方向按

4、顺时针方向旋转的，称为右圆偏振光；电场矢量方向按逆时针方向旋转的，称为左圆偏振光。圆二色性(circulardichroism,CD)光学活性分子对左、右圆偏振光的吸收也不同，使左、右圆偏振光透过后变成椭圆偏振光，这种现象称为圆二色性。圆二色性的表示吸收(率)差=L-RA=AL–AR椭圆度，摩尔椭圆度[]=2.303(AL–AR)/4[]=3298(L-R)3300(L-R)在蛋白质研究中，常用平均残基摩尔椭圆度qOBS=qCD+qLD+qBrLightpathafilmfilmbLightpath当

5、a=90°时qBr(双折射)=0qOBS=qCD+qLD线性改变b角(0-360o)测多条CD光谱求平均光路样品q(mDeg)200250300350400-40-200204060baWavelength(nm)a:求平均的方法b:连续旋转方法有序薄膜的手性研究方法J.Am.Chem.Soc.,2003,125,5051CD特点CDisonlyobservedatwavelengthswhereabsorbancesofR&Lcomponentsofcircularlypolarizedlightarenotzeroi.e.i

6、nabsorptionbands.IngeneralDeismuchmoreconformationdependentthaneLouisPasteur(1822-1895)Jean-MarieLehn(1939-)MolecularChiralitySupramolecularChirality背景-分子手性与超分子手性超分子手性(SupramolecularChirality)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)，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

7、式得以放大1.手性分子自组装—形成具有一定组成或有序的超分子结构,表现出单个手性分子所不具备的手性特征2.非手性分子与手性分子共同组装—非手性分子在手性环境的诱导下产生诱导手性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手性＋手性手性＋非手性非手性＋非手性有关超分子手性的三个重要概念SpontaneousSymmetryBreakingSergeants-and-soldiersprinciple：thecontrolofthehelicalsenseoflargenumbersofcooperati

8、veachiralunits(thesoldiers)byafewchiralunits(thesergeants)“majority-rules”effect：aslightexcessofoneenantiomerleadstoastrongbiastowa