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化学所在表面手性传递研究方面取得新进展

2020-02-25 02:58

手性传递广泛存在于不对称合成、手性分离、手性组装等手性相互作用过程中,近年来在高分子、无机、有机、材料科学等众多科学领域引起了广泛关注。研究手性在分子内及分子间以及不同结构层次和尺度上的传递,不仅有利于对自然界中手性形成机制的理解,同时可为手性分子及手性纳米结构材料的定向设计合成与构筑提供指导。目前,基于共价作用等强相互作用的手性传递过程如手性合成、1D螺旋聚合物及手性金属配合物的合成等研究已经取得了很大进展,但是基于非共价弱相互作用的手性传递过程的研究还很少。

在国家自然科学基金委、科技部及中国科学院的大力支持下,化学所分子纳米结构与纳米技术院重点实验室的科研人员在基于非共价作用的表面手性传递研究方面取得系列进展。在前期的研究工作中,科研人员发现通过引入简单的手性共吸附分子可以获得基于非手性分子的表面单一手性二维多孔网格结构(Nature Commun. 2013, 4, 1389)。最近,他们进一步研究了表面组装过程中分子内和分子间的手性传递机制,发现在非共价相互作用及表面限域的协同作用下,手性信息可以在固体表面实现长程传递从而获得二维手性分子组装结构,相关结果发表在Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 4309上。

为了考察手性共吸附分子与非手性分子之间的手性传递过程,通过设计一系列手性中心位置不同的手性辛醇分,研究人员发现共吸附分子中的手性特征能够沿着烷基链(最长包含5个亚甲基)传递到特异性相互作用位点,并通过分子间的选择性氢键相互作用传递到非手性分子,进而实现二维手性组装结构的控制;随着手性中心逐渐远离相互作用位点,得到的二维手性组装结构的手性特征表现出奇-偶交替变化;手性传递的效率与手性中心和相互作用位点的距离相关。在长程手性传递过程中,手性信息以构象选择(conformational preference)的形式进行传递,分子与基底以及分子间的非共价相互作用在该过程中发挥重要作用。这些工作有利于对手性传递机制的理解及表面手性组装结构的设计构筑。

图片 1

表面长程手性传递的示意图

分子纳米结构与纳米技术院重点实验室

2015年4月13日

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