胆甾相液晶结构色的光调控

胆甾相液晶是一类具有周期性螺旋超结构的软光子晶体,能够选择性地反射不同波长的光产生结构色.在向列相液晶中掺杂光响应手性分子是制备光响应胆甾相液晶的普遍方法.在外界光源的刺激下,光响应手性分子的空间结构改变,诱导螺旋超结构的螺距发生变化,从而调控胆甾相液晶的结构色,因此光响应胆甾相液晶在滤光器、传感器、可调光学激光器和动态显示等领域具有广阔的应用前景.总结了不同光响应手性分子构筑的胆甾相液晶体系,分析了手性分子结构设计对胆甾相液晶结构色调控的影响,最终讨论了光响应胆甾相液晶目前面临的挑战以及未来的发展方向.     

无机手性纳米结构的可控构筑及其催化研究进展

具有强烈光学活性的无机手性结构因其具有独特的物理化学性质, 可将手性信号扩展至可见和近红外区域, 对于手性的检测与分析、手性合成、手性传感及相关光电领域的研究具有重要意义. 在过去的二十年里, 人们对无机手性结构进行了大量的研究, 从合成方法、手性起源理论到实际应用都取得了长足的进展. 重点聚焦具有手性催化应用潜力的无机手性纳米材料, 首先介绍了单个无机手性纳米粒子独特的手性效应、常用的构筑方法和手性起源机理, 并简要概述了无机纳米粒子作为构筑单元形成手性多级纳米结构的组装方法. 重点关注了无机手性纳米材料在手性催化领域的应用, 讨论了手性金属纳米结构、手性半导体纳米结构、手性陶瓷纳米结构及手性磁性纳米粒子用于手性催化的相关机理, 并对有代表性的最新进展进行了分析. 最后, 梳理了目前无机手性结构及其催化性能存在的不足和面临的挑战, 并对未来的研究方向进行了展望.     

超分子凝胶:结构多样性与超分子手性

超分子凝胶作为一种重要的软物质材料,在构建多重刺激响应性、光电功能,以及生物相容材料等功能软物质方面表现出了独特的优越性。超分子凝胶在形成过程中往往得到比较均一的纳米结构,且具有结构多样性;而另一方面,超分子凝胶的构筑单元大部分是手性分子,超分子凝胶也是实现手性在超分子层次/纳米层次表达的重要途径,尤其是手性传递、手性放大、不对称催化方面,同时超分子凝胶也是构筑手性纳米结构的重要手段。本文主要对超分子凝胶形成中的纳米结构以及形貌的多样性和超分子手性进行介绍,并展望该领域未来的发展方向。     

以卵磷脂为手性添加剂制备手性介孔二氧化硅

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的自组装体为模板,卵磷脂(PC)为手性添加剂,在n PC∶nCTAB=1∶21时,通过溶胶-凝胶法制备了螺旋介孔二氧化硅纳米棒。利用扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、X-射线衍射以及氮气吸附-脱附等测试手段,对该纳米棒的形貌以及孔结构进行了表征。TEM显示该纳米棒的长度约为50～200 nm,直径约为30～50 nm。X-射线衍射表明孔道呈二维六方排列,虽然FESEM显示纳米棒左右手比例约为1∶1,但通过圆二色谱表征证明该纳米棒在埃尺度下倾向于形成单一手性。结果表明,卵磷脂的手性可以传递到螺旋介孔二氧化硅纳米棒中。     

手性钙钛矿纳米材料的构筑及光电性能

金属卤化物钙钛矿纳米材料因其丰富的化学结构和优异的光电性能,已成为一种极具应用前景的半导体材料。在钙钛矿无机框架中引入有机手性分子后,能够比较容易地得到手性钙钛矿纳米材料,从而可以极大地推动智能光电材料和自旋电子器件的快速发展。本文将综述手性钙钛矿纳米材料的构筑与手性产生机理的最新研究进展,包括一维手性钙钛矿纳米线、二维及准二维手性有机-无机杂化钙钛矿纳米片、三维手性钙钛矿纳米晶、超分子组装体系中诱导的手性钙钛矿纳米晶等。值得注意的是,不同种类的手性钙钛矿纳米材料在圆二色性、圆偏振发光、铁电性、自旋电子学等方面展现出优异的光电性能及巨大的应用前景。但是,有关手性钙钛矿纳米材料的研究目前还处于初级阶段,其中很多机理还存在争议,许多基础性和应用型的工作也有待开展。     

以联二萘酚衍生物为手性添加剂制备介孔二氧化硅

通过溶胶-凝胶法以十八烷基三甲基溴化铵(STAB)自组装体为模板和非离子型联二萘酚衍生物(S)作为手性添加剂制备螺旋介孔二氧化硅。样品利用扫描电镜、透射电镜、X-光衍射以及氮气吸附-脱附进行了表征。结果表明:反应混合物中S与STAB的物质的量之比对介孔二氧化硅的形貌及孔结构有很大影响。改变nS∶nSTAB比,从0.1∶1到0.4∶1时,其结构从螺旋纳米棒状变为表面具有环形层状孔的纳米棒,孔道由沿着纳米棒长轴方向转变为同心环状。当nS∶nSTAB=0.5∶1时,得到类似皱缩花瓣的纳米颗粒。该手性添加剂的引入并没有改变左右手螺旋纳米棒的比例。     

以卵磷脂为手性添加剂制备手性介孔二氧化硅

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的自组装体为模板,卵磷脂(PC)为手性添加剂,在n_PC:n_CTAB=1:21时,通过溶胶-凝胶法制备了螺旋介孔二氧化硅纳米棒。利用扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、X-射线衍射以及氮气吸附-脱附等测试手段,对该纳米棒的形貌以及孔结构进行了表征。TEM显示该纳米棒的长度约为50~200nm,直径约为30~50nm。X-射线衍射表明孔道呈二维六方排列,虽然FESEM显示纳米棒左右手比例约为1:1,但通过圆二色谱表征证明该纳米棒在埃尺度下倾向于形成单一手性。结果表明,卵磷脂的手性可以传递到螺旋介孔二氧化硅纳米棒中。     

原位可控构筑多层次超分子手性聚合物组装体

多层次超分子手性结构的高效可控构筑是手性材料研究和应用领域的一个关键问题,面临诸多挑战。近来,苏州大学张伟教授团队基于偶氮苯聚合物的疏溶剂性和液晶性提出了一种原位可控制备多层次超分子手性聚合物组装体的策略—聚合诱导手性自组装,在偶氮苯单体聚合的同时实现多层次和不同尺度的超分子自组装和手性传递。该策略克服了传统高分子溶液自组装繁琐耗时的缺点,易于结构调控和规模制备。     

嵌段共聚物反介观液晶相新方法合成多级有序排列的二氧化硅纳米棒

在非极性溶剂体系中,开辟了利用反相液晶法制备多级有序纳米材料的新方法.利用嵌段共聚物表面活性剂在非极性溶剂中形成反相胶束,无机硅物种可以进入胶束的内部,在溶剂挥发后,有机-无机物种进一步组装成为反相六方液晶相.除去模板剂后即制备出尺寸规则的二氧化硅纳米棒材料.由于嵌段高分子的作用,六方排列的二氧化硅纳米棒进一步排列成层状结构(层间距约150nm).通过选择表面活性剂及改变其浓度,纳米棒的尺寸可以在9～15nm范围内调变.该反应途径对于合成其它尺寸均一、多级有序排列的纳米棒材料是非常有意义的.     

圆偏振光在手性聚合物合成与结构调控中的应用

手性是自然界中普遍存在的有趣现象之一,在生命体中手性大分子特有的不对称结构在维持生命过程、新陈代谢和进化等面均起着决定性作用.受此启发,合成具有新型结构的光学活性聚合物,研究其独特的物理化学性质和功能已成为当今高分子领域研究的热点.左旋和右旋的圆偏振光已被广泛应用于氨基酸衍生物的不对称光合成、光分解和去消旋化反应,以及诱导含有偶氮苯或三苯胺等特定功能基团的超分子组装体或无机纳米粒子形成稳定螺旋结构.本文详细地介绍了圆偏振光辐照在手性聚合物合成与螺旋结构调控中的应用,初步揭示了圆偏振光的作用机制以及优势,归纳总结了已取得的研究进展,并对圆偏振光在手性聚合物合成与结构调控中的应用及发展进行了简单的评述和展望.     

手性salen(Mn)催化烯烃不对称环氧化反应的研究进展

烯烃的不对称环氧化物通过选择性开环或者官能团的转化,可以生成一系列有价值的手性化合物,被广泛用作医药、农药、香料等精细化学品的合成中间体.手性Mn(salen)金属配合物被证明是烯烃不对称环氧化最有效的催化剂之一.本文综述了近年来均相手性Mn(salen)催化剂、有机聚合物固载的手性Mn(salen)、无机载体固载手性...     

Chiral Gold Nanorods with Five-Fold Rotational Symmetry and Orientation-Dependent Chiroptical Properties of Their Monomers and Dimers

Chiral plasmonic nanoparticles have attracted much attention because of their strong chiroptical responses and broad scientific applications. However, the types of chiral plasmonic nanoparticles have remained limited. Herein we report on a new type of chiral nanoparticle, chiral Au nanorod (NR) with five-fold rotational symmetry, which is synthesized using chiral molecules. Three different types of Au seeds (Au elongated nanodecahedrons, nanodecahedrons, and nanobipyramids) are used to study the growth behaviors. Different synthesis parameters, including the chiral molecules, surfactant, reductant, seeds, and Au precursor, are systematically varied to optimize the chiroptical responses of the chiral Au NRs. The chiral scattering measurements on the individual chiral Au NRs and their dimers are performed. Intriguingly, the chiroptical signals of the individual chiral Au NRs and their end-to-end dimers are similar, while those of the side-by-side dimers are largely reduced. Theoretical calculations and numerical simulations reveal that the different chiroptical responses of the chiral NR dimers are originated from the coupling effect between the plasmon resonance modes. Our study enriches chiral plasmonic nanoparticles and provides valuable insight for the design of plasmonic nanostructures with desired chiroptical properties.     

多色彩可视化半定量检测方法用于COVID-19患者治疗过程中抗体浓度变化的快速监测

现场快速定量检测新型冠状病毒(SARS-CoV-2)抗体对于监测新型冠状病毒感染的肺炎患者治疗过程具有重要作用. 目前, 大多数抗体检测采用基于金纳米粒子的免疫层析定性检测, 但该方法仅表现出一种颜色变化, 无法实现现场快速定量检测. 本文采用特异性刻蚀金纳米棒(Au NRs)的方法, 实现了SARS-CoV-2抗体多色彩可视化的现场快速定量检测. 首先, 将SARS-CoV-2重组抗原固定在96孔酶标板上; 随后, 将辣根过氧化物酶标记的酶标抗体与待测抗体结合, 形成抗原-待测抗体-酶标抗体的复合三明治结构, 且酶标抗体与待测抗体浓度呈正相关; 由于酶标抗体可与3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)发生特异性反应, 生成TMB²⁺, 而TMB²⁺可选择性刻蚀Au NRs, 使得溶液产生丰富多彩的颜色, 即可通过观察溶液颜色变化实现SARS-CoV-2抗体浓度半定量检测. 在最佳条件下, 该方法对SARS-CoV-2 IgM抗体在5.00~200 IU浓度范围内呈良好线性关系, 检出限为1.29 IU, 并具有较高的灵敏度和特异性. 上述方法成功用于COVID-19患者治疗过程中SARS-CoV-2 IgM抗体浓度半定量快速检测.     

手性樟脑衍生的共价有机骨架材料用作高效液相色谱固定相分离手性化合物

共价有机骨架材料（COFs）作为一种新型的晶体多孔材料,其手性共价骨架材料在手性分离领域具有良好的应用前景。本文以1,3,5-三醛基间苯三酚（Tp）和3,3′-二硝基联苯胺（BD）反应合成出TpBD（NH₂）₂,并以此作为基本共价有机骨架。用（1S）-（+）-10-樟脑磺酰氯对该骨架进行衍生修饰,制备出手性共价有机骨架材料TpBD（NH₂）₂的（1S）-（+）-10-樟脑磺酰氯（Cam）衍生物（TpBD-1S-（+）-Cam）。结果表明,制备的手性共价有机骨架材料TpBD-1S-（+）-Cam能够分离华法林、马来酸氯苯那敏、阿替洛尔、美托洛尔、佐匹克隆、1-（9-蒽基）-2,2,2-三氟乙醇、1,2-二苯乙醇酮、酮洛芬、盐酸美西律和噻吗洛尔共10种外消旋体以及o,m,p-溴苯胺、o,m,p-碘苯胺2种苯系位置异构体,分离效果较好。该材料用作高效液相色谱固定相具有良好的开发潜力和应用价值。     

芳香取代基结构对螺旋聚乙炔高效液相色谱手性固定相手性识别性能的影响

设计合成了3种源于脯氨酸的手性乙炔基单体——(S)-2-乙炔基-N-芳香胺基甲酰基吡咯烷. 在氯化降冰片二烯铑二聚体{[Rh(nbd)Cl]₂}-三乙胺催化下, 3种单体被转化为相应的光学活性螺旋聚合物. 用高效液相色谱评估了3种聚合物作为手性固定相(CSPs)对9种底物的手性识别性能. 以正己烷/异丙醇(体积比9∶1)为流动相时, 3种聚合物对3对种氢键给体分子苯偶姻(α=1.35~1.44)、 三氟-1-(9-蒽基)乙醇(α=1.11~1.53)、 2,2′-二羟基-1,1′-联萘(α=1.09~1.11)及乙酰丙酮钴(α=1.84~2.38)表现出很好的手性识别能力; 当以正己烷为流动相时, 3种聚合物都能立体选择性地识别氢键给体分子2,2-二甲基-1-苯基-1-丙醇(α=1.12~1.22), 聚[(S)-2-乙炔基-N-(2′-萘基胺基甲酰基)吡咯烷]能识别氢键受体分子2-苯基环己酮(α=1.11). 结合核磁共振波谱、 拉曼光谱、 旋光测试、 紫外吸收光谱和圆二色光谱及液相色谱等方法, 系统研究了芳香侧基结构与连接位置对聚合物螺旋构象和对映体选择性拆分能力的影响. 分子对接模拟结果表明, 1-萘基的空间位阻大于2-萘基且可促进形成更强的分子内氢键, 不利于大尺寸底物(如联萘酚)的手性拆分. 与苯基相比, 引入萘基有利于增强聚合物与底物间的π-π相互作用, 提高聚合物的立体选择性和手性识别能力.     

手性金属有机笼MOC-PA作为毛细管电泳手性固定相

报道了一种手性金属有机笼[Cu₁₂(L_PA)₁₂(H₂O)₁₂]（PA=L-苯丙氨酸, MOC-PA)作为毛细管电泳分离新型固定相的研究. 采用X射线粉末衍射仪、 红外光谱、 热重分析和扫描电子显微镜对该材料进行了表征, 结果表明该手性金属有机笼具有良好的热稳定性和空间结构. 利用该材料制备的毛细管色谱柱具有良好的手性识别能力, 可拆分1,2-二苯基乙二醇、 佐匹克隆、 4-甲基二苯基甲醇和茴香偶姻等手性药物, 也能拆分位置异构体硝基苯酚. 通过对拆分1,2-二苯基乙二醇、 佐匹克隆、 4-甲基二苯基甲醇和茴香偶姻进行最佳条件的探究, 得出电压、 缓冲溶液浓度及pH值在毛细管电泳中对手性样品分离度的影响. 采用佐匹克隆进行毛细管柱的重现性研究表明, 用该材料制备的毛细管电泳色谱柱具有一定的稳定性和重现性. 可见, 金属有机笼是一种良好的毛细管电泳手性固定相, 有一定的手性拆分能力, 在色谱分离中有较好的发展前景.     

三［（S）-α，α-二（4-甲基苯基）-2-吡咯烷甲醇］膦酰胺催化链状酮酯化合物的不对称还原反应

报道了三［（S）-α,α-二（4-甲基苯基）-2-吡咯烷甲醇］膦酰胺催化剂催化链状酮酯化合物的不对称还原反应。 研究发现,该方法对碳链长为5~11的链状酮酯具有较好的催化效果,在物质的量分数为5%手性膦酰胺催化作用下,产物手性羟基酯化合物的收率最高可达89%,对映体过量（ee）值最高可达95%。 此方法为手性链状羟基酯衍生物的合成提供了新选择。     

L-苯甘氨酸衍生物新型三齿手性氨基醇的合成

对叔丁基苯胺经二甲基化、甲酰化得到5-叔丁基-2-二甲氨基苯甲醛;L-苯甘氨酸经LiAlH4直接还原,得到的二齿手性氨基醇与上述醛经缩合、还原,得到新型三齿手性氨基醇(2S)-2-[(5-叔丁基-2-二甲氨基)苯基]甲氨基-2-苯基乙醇。用红外光谱(IR)、质谱(MS)和核磁共振氢谱(1H-NMR)等对产物进行了结构表征。     

评价表面活性剂溶液泡沫性能的方法—真球气泡法北大核心CSCD

通过真球气泡法测定了不同价数和浓度的无机盐体系下十二烷基硫酸钠(SDS)表面活性剂溶液的表面张力和表面扩展黏度;通过Ross-Miles法测定了相应同一溶液的发泡力和泡沫稳定性;结果表明:SDS溶液的表面张力值随着各种无机盐浓度的增加而减小至不变,此时的无机盐浓度作为相对浓度100%来考察时,发现临界胶束浓度(CMC)值与添加盐的种类无关,只随无机盐的相对浓度的增加而减少;即CMC值随着无机盐的相对浓度的增加从不含无机盐时的8.3 mmol/L均收敛至最小值3.0 mmol/L;表面张力值和对应的发泡力值呈负线性关系,由此推断表面张力值可以评价发泡力;表面扩展黏度值和对应的泡沫稳定性值呈正线性关系,由此推断表面扩展黏度可以评价泡沫稳定性;无机盐种类对SDS表面活性剂发泡力和泡沫稳定性的影响力随阳离子价数(Na^(+)、Cu^(2+)、Fe^(3+))增加而增加。     

具有不对称孔道结构的小介孔二氧化硅粒子的合成及其高分子杂化膜的构建

利用手性阴离子酸表面活性剂, 采用软模板法制备了具有不对称孔道结构的小介孔二氧化硅(SiO₂)粒子. 将小介孔SiO₂粒子引入聚偏四氟乙烯(PVDF)和聚酰亚胺(PI)中构建了两种有机/无机杂化膜. 利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 透射电子显微镜(TEM)、 扫描电子显微镜(SEM)和比表面积分析等表征了小介孔SiO₂粒子和有机/无机杂化膜的微结构, 并通过超滤实验和气体渗透实验分别考察两种杂化膜的性能. 研究结果表明, 表面含有大量亲水基团的小介孔SiO₂粒子具有规则有序排列的孔道结构, 该孔道结构呈现螺旋扭曲和不对称性. 构建的两种有机/无机杂化膜的极性显著提升, 进而有效增强了PVDF杂化膜的膜通量和抗污染性能及PI杂化膜对CO₂气体的分离性能, 克服了高分子膜的博弈效应(Trade-off效应). 另外, SiO₂的小介孔孔道还可以在PI杂化膜中引入优先通过CO₂分子的限域传质通道, 加速了CO₂气体在杂化膜中扩散. 但过多小介孔SiO₂粒子的加入导致其在高分子基质中团聚, 削弱杂化膜的极性和亲水性, 从而降低了两种杂化膜的分离性能.