含D型氨基酸的寡肽-寡聚噻吩偶联化合物自组装研究

Oligopeptide-assisted self-assembly of conjugated oligomers could provide experimental and theoretical basis for the preparation of bio-organic functional materials such as fluorescent probes, biosensors, and tissue engineering. Since oligopeptide has many hydrogen bond sites and can form different kinds of secondary structures, investigation of the self-assembly of conjugated oligomers assisted by oligopeptides with various structures and characteristics have been attracted much attention. However, in previous reports, the chiral amino acids constituting oligopeptides were mostly L-amino acids, so that the manipulation of the properties and diversification of nanostructures are greatly limited. It is an important and effective method to regulate the self-assembled nanostructures and their properties via chiral variation in supramolecular chemistry. In this project, D-amino acids will be introduced to the oligopeptides, the chirality of which will be varied via changing the position and ratio of D-amino acids in the oligopeptide sequences to study the self-assembling processes, structures, properties and mechanisms of the oligopeptide-oligothiophene conjugates. The induction, transfer and amplification of chirality will be explored during the molecular self-assembly of the isomers. The impact mechanism of chiral variation of the oligopeptides on the self-assembly will be revealed. The development of this project will provide a feasible method to build up bio-organic nano-materials based on oligopeptide-oligomeric pi-conjugated compounds.

寡肽辅助共轭寡聚物自组装研究，可为制备生物有机功能材料如荧光探针、生物传感器、组织工程等提供实验和理论依据。寡肽具有大量的氢键位点，可形成多种二级结构，因此，探索不同结构和特性的寡肽辅助共轭寡聚物自组装备受关注。然而，目前此领域研究中构成寡肽的手性氨基酸仅限为L型，因此，在自组装纳米结构的多样化和性质的可调控性等方面受到限制。改变结构单元的手性来调控自组装结构和性质是超分子化学中重要且行之有效的手段。本项目以寡肽的手性调控为切入点，突破以往仅用L型氨基酸的局限性，在寡肽片段中引入D型氨基酸，并改变D型氨基酸在寡肽序列中的位置和比例，研究寡肽-寡聚噻吩偶联分子的自组装过程、结构、性质和机理。研究各异构体分子自组装过程中的手性诱导、传递、放大等过程，揭示寡肽手性对组装的影响机制。本项目的开展将为制备以寡肽-pi-共轭寡聚物为基础的生物有机纳米材料提供新的研究思路和实验基础。

超分子自组装是构筑功能材料或器件的重要手段。探索分子自组装的规律和机制可以为构筑具有预定特性的功能材料或器件提供研究思路。如-共轭体系自组装的研究,尤其是生物分子辅助-共轭寡聚物自组装的研究，可为制备生物有机功能材料如荧光探针、生物传感器、组织工程等提供实验和理论依据。本项目以寡肽调控-共轭寡聚物自组装为切入点，突破以往仅用L型氨基酸的局限性，在寡肽片段中引入D型氨基酸，研究偶联分子的自组装过程、结构、性质和机理。同时，探索了共轭体系分子结构对分子聚集体的结构、性质的影响。在Chem. Commun.、Phys. Chem. Chem. Phys.、Chem. Asian J.、Soft Matter等杂志共发表SCI 学术论文9 篇，取得了一系列成果：.（1）首先设计合成了Gly-Val-Gly-Val四肽，并研究其通过共价键或非共价键相互作用与共轭体系的协同组装过程，并探索了作为载体对客体分子的负载和缓释过程；进一步设计、合成了两类基于肽--共轭体系的含D-型氨基酸的偶联化合物，采用光谱及形貌等表征手段，探索不同手性分子的单分子物理化学性质、自组装纳米结构、性质，并探索分子间相互作用的规律与机制；（2）基于共轭体系在偶联化合物自组装过程中的重要作用，开展了一系列基于苝酰亚胺衍生物的分子结构-自组装纳米结构与性质之间的关系方面的研究：在溶液体系中，研究了苝酰亚胺骨架自身具有氢键位点以及非平面型苝酰亚胺分子中柔性链长度对分子组装机理、纳米结构和性质的影响；同时，在固/液界面，研究了共轭骨架长度、以及在共轭体系引入卤素原子（卤键）等对苝酰亚胺衍生物的二维自组装行为的影响；此外，还探索基于电荷转移相互作用的自组装行为，尤其关注acceptor的共轭骨架尺寸对电荷转移相互作用的影响。.本项目的开展，为通过超分子化学手段制备生物-有机功能材料提供了新的思路，奠定实验和理论基础。