近日,，鄭州大學(xué)化學(xué)學(xué)院院與中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所合作研究，發(fā)現(xiàn)了面手性主導(dǎo)的手性大環(huán)異構(gòu)體的螺旋自組裝行為,，并深入揭示了面手性主導(dǎo)的機(jī)制,。相關(guān)研究成果以“Self-Assembly of Macrocyclic Triangles into Helicity-Opposite Nanotwists by Competitive Planar over Point Chirality”為題發(fā)表在國(guó)際權(quán)威期刊《Angewandte Chemie International Edition》上，并被評(píng)為VIP（Very Important Paper）論文,。論文的第一作者是鄭州大學(xué)與中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所的聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生商偉利,，李鐵生教授、江昱倩副研究員,、朱雪鋒博士和劉鳴華研究員為共同通訊作者,。

手性是生命體的基本屬性之一，分子,、超分子和納米級(jí)手性在各種生物功能和活動(dòng)中都發(fā)揮著不可或缺的作用,，如DNA的自我復(fù)制、蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄和表達(dá),、酶的催化過(guò)程,、手性物質(zhì)的跨膜傳遞等。除了構(gòu)型手性,，構(gòu)象手性也在生物功能中也起著至關(guān)重要的作用,。例如，右手型的B-DNA和左手型的Z-DNA之間的構(gòu)象轉(zhuǎn)變可以有效消除雙螺旋解螺旋過(guò)程中產(chǎn)生的超螺旋應(yīng)力,，從而有助于DNA自我復(fù)制的順利完成,。理解構(gòu)筑基元的手性信息如何通過(guò)螺旋自組裝在不同尺度上逐級(jí)傳遞，不僅有助于深入了解手性相關(guān)功能的生物學(xué)機(jī)制,，還有助于手性功能材料的可控構(gòu)筑,，具有重要意義,。然而，在自組裝螺旋納米構(gòu)筑體中,，分子構(gòu)象,、超分子手性和納米手性之間的構(gòu)性關(guān)系，以及構(gòu)型和構(gòu)象手性之間的信息交互關(guān)系的認(rèn)識(shí)仍然存在巨大的空白,。

通過(guò)設(shè)計(jì)構(gòu)筑同時(shí)具有構(gòu)型手性和構(gòu)象手性的三角形大環(huán),，以及溶劑極性介導(dǎo)的可控手性自組裝，研究者們?cè)跇O性和非極性體系中分別得到兩種穩(wěn)定手性異構(gòu)體和螺旋方向完全相反的納米螺旋纖維,。高分辨透射電鏡直接觀測(cè)到了三角形分子的螺旋堆積,，X-射線衍射分析發(fā)現(xiàn)兩種手性異構(gòu)體分別形成了六方柱狀堆積和體心立方堆積，說(shuō)明完全不同的超分子堆積模式導(dǎo)致它們分別形成了手性相反的螺旋纖維,。通過(guò)ECD,、CPL、SEM和理論計(jì)算的綜合分析,，充分驗(yàn)證了三角形組裝體的手性是由新產(chǎn)生的面手性所主導(dǎo),。這一研究工作首次揭示了手性大環(huán)構(gòu)象異構(gòu)體的可控螺旋自組裝行為，系統(tǒng)研究了手性大環(huán)框架中構(gòu)型手性和構(gòu)象手性的信息交互行為,，為復(fù)雜大環(huán)組裝體的跨尺度手性結(jié)構(gòu)和性質(zhì)演化提供了深刻認(rèn)識(shí)和理論支撐,。

該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。

文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202210604