基于Bola型两亲分子的手性超分子聚合物的构建与功能研究

This project is focused on the fabrication of chiral supramolecular polymers with special hierarchical nanostructure and properties via the self-assembly of amphiphilic molecules. Novel bolaamphiphiles containing histidine derivatives head-groups will be designed and synthesized. The hierarchical self-assembly and co-assembly of these molecules will produce chiral functional supramolecular polymers with ordered structures in different scales. The self-assembly properties of these bolaamphiphiles, as well as the structure of these chiral supramolecular polymers will be studied. The fine-tuning of the properties of these chiral supramolecular polymers will also be investigated. The chiral transfer within these supramolecular polymers and the mechanical properties of these chiral supramolecular polymers will be studied thoroughly with more attentions. The results from this project will be helpful for constructing novel chiral soft matters.

本项目旨在利用手性两亲性小分子的自组装来构建具有独特结构与性质特点的手性超分子聚合物。本项目计划设计、合成新型的基于组氨酸衍生物的Bola 型两亲分子作为基本结构单元，通过多层次的自组装或共组装来实现具有规整多层次纳米结构以及功能化、可调控的手性超分子聚合物。在对Bola 型两亲分子的多层次自组装特性进行研究的基础上，对所形成的手性超分子聚合物的结构、性质和调控特性进行研究，重点研究这些新型超分子聚合物的手性传递特性以及力学性能。为开发手性功能化软物质材料奠定基础。

超分子聚合物是近年来发展起来的非常重要的软物质材料，其独特的结构和性质特点有望在材料和生命科学等诸多领域发挥重要的应用。因而，构建新型的手性超分子聚合物体系，并对其的结构、性质和调控特性进行研究，进而揭示内在的规律就具有重要的意义。本项目在设计、合成手性两亲性小分子构筑基元的基础上，通过多层次的自组装或共组装来实现具有规整多层次纳米结构以及功能化、可调控的手性超分子聚合物。并对其结构和功能进行深入研究。在研究工作中，我们开发了多种手性超分子聚合物体系，对其结构、性质以及功能化特性进行了仔细的研究和表征；揭示了其中结构调控、手性传递以及激发态手性的规律；探索了超分子聚合物体系在手性识别以及光催化等方面的应用。通过这些工作，我们一些重要成果，主要内容包括：构建了基于C3对称非手性分子基元的手性超分子聚合物，并研究了其激发态手性；Bola分子共组装形成的超分子聚合物，其“手性冲突”不仅仅取决于分子的数量，更取决于有效的组织；分子的顺反异构可能会对超分子聚合物的结构和性质造成重要影响；带有酞菁构筑基元的手性超分子聚合物能够对氨基酸和单糖实现手性识别；带有卟啉构筑基元的手性超分子聚合物能够高效光催化降解污染物。这些研究进展深化和拓展了人们对于超分子聚合物认识，并为进一步的研究和应用打下了坚实基础。