超分子手性PPT文档格式.ppt

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Proteins;

NucleicAcids;

Vitamins;

Terpenes;

Alkaloids;

andSteroids.Mostorganicmoleculesarechiral两个两个mostmost自然界的手性优择现象自然界的手性优择现象（S）-thalidomide（R）-thalidomide沙利度胺沙利度胺（反应停）（反应停）手性药物分子对生命体的作用手性药物分子对生命体的作用手性材料与信息科学手性材料与信息科学手性液晶显示材料手性液晶显示材料J.Am.Chem.Soc.,2004,126,1161-1167.手性科学研究的基本科学问题手性科学研究的基本科学问题手性合成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）、手性的放大性的放大手性结构与检测手性结构与检测手性分子的拆分、检测及结构表征；

高级手性结手性分子的拆分、检测及结构表征；

高级手性结构的表征构的表征手性识别与组装手性识别与组装手性分子之间的识别作用、组装和聚集手性分子之间的识别作用、组装和聚集手性（生命）起源手性（生命）起源完全的非手性分子能否形成手性组装体完全的非手性分子能否形成手性组装体?

如果可如果可以以,什么样的非手性分子可以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?

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，开关手性起源手性起源,手性功能材料手性功能材料分子手性与超分子手性分子手性与超分子手性手性的表征方面-CD原理平面偏振光平面偏振光（Planepolarizedlight）EM平面偏振光平面偏振光振动方向保持不变振动方向保持不变振幅发生周期性变化振幅发生周期性变化PolarizerEvectors圆偏振光的方向圆偏振光的方向朝光源看，朝光源看，电场矢量方向按顺时针方向旋转的，称为电场矢量方向按顺时针方向旋转的，称为右圆偏右圆偏振光；

振光；

电场矢量方向按逆时针方向旋转的，称为电场矢量方向按逆时针方向旋转的，称为左圆偏左圆偏振光。

振光。

圆二色性（circulardichroism,CD）光学活性分子对左、右圆偏振光的吸收光学活性分子对左、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。

椭圆偏振光，这种现象称为圆二色性。

圆二色性的表示吸收吸收（率率）差差=L-RA=ALAR椭圆度椭圆度，摩尔，摩尔椭圆度椭圆度=2.303（ALAR）/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OBS=CD+LD+BrLightpathaafilmfilmbbLightpath当当aa=90时时Br（双折射双折射）=0OBS=CD+LD线线性性改改变变bb角角（0-360o）测测多多条条CD光光谱谱求平均求平均光路光路样品样品（mDeg）200250300350400-40-200204060baWavelength（nm）a:

求平均的方法求平均的方法b:

连续旋转方法连续旋转方法有序薄膜的手性研究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.inabsorptionbands.IngeneralDeDeismuchmoreconformationdependentthaneeLouisPasteur（1822-1895）Jean-MarieLehn（1939-）MolecularChiralitySupramolecularChirality背景背景-分子手性与超分子手性分子手性与超分子手性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手性的分子在一定条件下表现出手性信号（CD（CD信号信号），或者，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以放大1.1.手性分子自组装手性分子自组装形成具有一定组成或有序的超分子结形成具有一定组成或有序的超分子结构构,表现出单个手性分子所不具备的手性特征表现出单个手性分子所不具备的手性特征2.2.非手性分子与手性分子共同组装非手性分子与手性分子共同组装非手性分子在手性非手性分子在手性环境的诱导下产生诱导手性环境的诱导下产生诱导手性3.3.完全由非手性分子组装形成完全由非手性分子组装形成形成的超分子通过自身形成的超分子通过自身结构的特点表现出手性结构的特点表现出手性2手性手性手性手性手性非手性手性非手性非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有关超分子手性的三个重要概念SpontaneousSymmetryBreakingSergeants-and-soldiersprinciple：

thecontrolofthehelicalsenseoflargenumbersofcooperativeachiralunits（thesoldiers）byafewchiralunits（thesergeants）“majority-rules”effect：

aslightexcessofoneenantiomerleadstoastrongbiastowardthehelicalsensepreferredbytheenantiomerthatispresentinmajority.31.手性分子组装形成手性超分子手性分子组装形成手性超分子2.非手性分子与手性分子共同组装成的手性超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诱导手性手性模板诱导手性模板诱导主客体中的诱导手性主客体中的诱导手性螺旋诱导螺旋诱导6112.1手性模板诱导手性模板诱导模板与花菁分子之间强静电作用模板与花菁分子之间强静电作用花箐分子自聚集花箐分子自聚集花箐聚集体与模板表面沟槽尺寸吻合花箐聚集体与模板表面沟槽尺寸吻合GaroffR,LitzingerE,etal.Langmuir,2002,18:

6330-633772.2主客体中的诱导手性主客体中的诱导手性环糊精环糊精偶极偶极-偶极作用偶极作用AllenmarkS.Chirality,2003,15:

409-42292.3螺旋诱导手性螺旋诱导手性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出螺旋手性4-4-羧基聚苯乙烯与手性胺作用形成螺旋超分子羧基聚苯乙烯与手性胺作用形成螺旋超分子YashimaE,MaedaK,etal.Chem.Eur.J.2004,10:

42-51123.非手性分子自身组装形成手性超分子非手性分子自身组装形成手性超分子在在完全没有任何手性因素的参与下，非手性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分子是否能通过自身的分子组装表现出超分子手性子手性形成对映异构体以等比例混合的外消旋产物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或纯对映体产物143.2非手性体系中实现对称性打破非手性体系中实现对称性打破

（1）溶液中的聚集体体溶液中的聚集体体系系

（2）溶液中的晶体体溶液中的晶体体系系（3）溶液中的溶液中的LB膜体系膜体系NaClO3Kondepudietal.Science1990,250,975.从非手性无机盐到手性晶体从非手性无机盐到手性晶体Walba,etal.Science1997,278,1924.液晶液晶Rib,etal.Science,2001,292,2063DeRossi,etal.Angew.Chem.1996,35,760背景背景-从非手性染料分子到手性聚集体从非手性染料分子到手性聚集体溶液中溶液中LangmuirmonolayerLBfilms气液界面的组装气液界面的组装分子取向分子取向,分子排列分子排列,相互作用的调控相互作用的调控在晶体，在晶体，液晶以及聚集体溶液中均发现了非手性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，分子结构与高级结构的手性之间没有明别现象，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？

非手性的分子通过界面的组装形成手性组装体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界面的静电,p-pp-p堆积堆积,界面配位界面配位,氢键氢键非手性分子的结构与手性组装体的关系非手性分子的结构与手性组装体的关系超分子层次的手性放大超分子层次的手性放大完全基于非手性分子的手性开关完全基于非手性分子的手性开关超分子手性的研究方法，薄膜手性如何研究超分子手性的研究方法，薄膜手性如何研究LangmuirmonolayerAir/water+Interfacialassemblyattheair/waterinterfaceNH2ODACTABDOAB1.基于静电作用的组装基于静电作用的组装1.1.可以通过界面的静电相互可以通过界面的静电相互作用形成复合膜作用形成复合膜2.2.在膜中在膜中TPPSTPPS进行进行p-pp-p堆积堆积形成形成J-AggregateJ-Aggregate3.3.复合膜具有复合膜具有CDCD信号信号1.基于静电作用的组装基于静电作用的组装J.Phys.Chem.B,2003,107,2565.J.Phys.Chem.B,.2003,107,12768J.Phys.Chem.B,2004,108,7180.1.1.尽管尽管TPPSTPPS和两亲分子均是非手性的，我们总是能够获得有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.2.2.只有当只有当J-J-聚集体形成时，才有手性聚集体形成时，才有手性.3.3.手性的方向性是不确定的手性的方向性是不确定的.4.4.在原子力显微镜上可以观察到在原子力显微镜上可以观察到fiberfiber结构。

结构。

1.基于静电作用的组装基于静电作用的组装如何理解这些超分子手性的形成如何理解这些超分子手性的形成?

1.1.螺旋堆积螺旋堆积2.2.所有集团的协同作用所有集团的协同作用.3.3.手性的方向是随机的手性的方向是随机的4.“SergeantsandSoldiers”5.Keypoint:

Sergeantswe