线形芳酰胺聚合物的力学性能模拟

利用分子间氢键驱动分子自组装作用实现分子水平上的负泊松比这一思路,设计了一种具有类似倒插蜂窝状结构的线形芳酰胺聚合物。利用Materials Studio软件对所构建的线形芳酰胺聚合物分子模型进行了计算机模拟,通过分子力学和力学性质模块的计算得到了线形芳酰胺聚合物的一些力学参数,模拟结果表明,这种线形芳酰胺聚合物在氢键驱动的自组装作用下呈现类倒插蜂窝结构排列,该系列聚合物均具有负泊松比。     

氢键稳定的含酰胺基的盘状液晶研究进展

氢键稳定的盘状液晶柱状相拥有高的有序性和电荷传输速率,其作为新型有机半导体材料具有广阔的应用前景.系统地综述了酰胺基形成的氢键在盘状液晶研究中的进展.氢键在液晶分子自组装的作用可分为结构封闭型和结构开放型两大体系.在开放型中的盘状液晶分子中心核可分为四大盘状液晶:以单一苯环为中心核的含酰胺键盘状液晶;以苯并菲为中心核的含酰胺键盘状液晶;六苯并蔻及其它芳核体系.对代表性化合物的分子设计及液晶性进行了介绍.     

基于氢键的超分子自组装:缔合方式及稳定性

氢键是自然界中最基本的分子间弱相互作用力之一,其强度适中、具有方向性和饱和性,是构建超分子自组装体系的理想推动力.在65篇文献的基础上综述了基于氢键的超分子组装体系的缔合方式及其稳定性影响因素,为设计结构稳定、可自由调控的超分子自组装体系提供理论基础.     

柱芳烃单分子管人工通道构筑及其对手性氨基酸的选择性跨膜输送

该课题通过设计结构精确的分子单体,通过氢键、配位作用及疏溶剂作用和pi-pi堆积作用等为驱动力,构筑多层次的自组装体系,进而探索组装体的功能。2013年度,我们根据计划书要求开展工作,在以下几个方面取得重要进展:(1)设计了一类三角型平面分子,在其周围引入单N-苯基联二吡啶VB+,通过葫芦脲[8]对两个VB单元的强络合作用,在水相中实现了有序蜂窝型超分子有机框架(SOF)结构的自组装。(2)设计了两类刚性四面体分子,分别引入4个紫精和四硫富瓦烯片段,在把紫精还原或把四硫富瓦烯氧化为正离子自由基后,这两类正离子自由基在水相强烈堆积,从而诱导其形成三维网络超分子组装结构。(3)利用氢键控制芳香酰胺线性分子的构象,从而研究其结构-性质关系,并进而利用构象控制开展分子识别与自组装研究。1利用单分子力谱首次研究了驱动形成芳香酰胺螺旋孔状结构的氢键的强度及不同位置氢键强度的差异;2利用手性离子对识别,从并入氢键折叠片段的UPy四氢键组装单体构筑了一类交替堆积的手性超分子聚合物;3设计合成了两个大环分子,引入酰胺和1,2,3-三氮唑片段,通过对二酰胺和三碘客体分子的氢键和卤键结合,研究了分子间氢键和卤键的相对强度;4设计了新的双卟啉和三卟啉主体分子,通过分子内氢键诱导其形成刚性梳型构象,进而用于研究配位作用和堆积作用协同诱导的多组分超分子结构组装。(4)在配位自组装研究方面取得重要进展:1研究了含有氮杂环卡宾-金属键的金属有机大环分子的合成,发现氮杂环卡宾与11族金属(Cu,Ag,Au)可以形成较强的配位键,由此获得了中间桥连基团是不同长度、含有不同吡啶数目的系列金属有机大环分子;2对含有多配位位点的氮杂杯吡啶大环分子进行配位组装及金属簇可控合成的机理进行了深入研究。发现含有多个配位位点的氮杂杯吡啶大环分子可以结合多个金属离子,形成一个分立的组装结构,并且一种大环分子与某种特定金属形成的复合物结构具有很好的稳定性,金属与配体的比例较为固定。(5)利用柱芳烃为骨架,构筑了一类新的自组装单分子纳米管,通过引入由苯丙氨酸构成的肽链,延长了单管长度并引入手性,从而实现了对氨基酸跨膜输送的手性选择性。     

三重氢键自组装体系的设计与应用

三重氢键超分子自组装体系具有较强的结合力、合成简单、结构易于修饰以及可预测的识别性能等优点,广泛应用于分子识别、催化、软物质材料、功能材料等领域。利用65篇文献综述了近年来三重氢键自组装体系的研究进展及其应用,重点介绍了各类三重氢键体系的设计思路及其稳定性影响因素。在此基础上,展望了未来三重氢键自组装体系的研究方向,主要包括设计合成能够在生理条件下稳定的三重氢键结合单元以及深化组装机理的研究。     

氢键在双组分自组装体系中的调控效应

将三聚氰胺添加到3,3’,4,4’-联苯邻二甲酰亚胺(化合物1)的自组装体系中,实现了自组装结构从片状到块状的转变.通过场发射扫描电子显微镜、红外光谱、紫外吸收光谱、荧光光谱和X射线衍射等实验对自组装结构和形成机理进行了研究.化合物1的紫外可见吸收和发射光谱的强度随着三聚氰胺的添加逐渐减弱.化合物1分子间的氢键发生变化,同时在化合物1和三聚氰胺之间形成新的氢键.氢键在调控自组装过程中起着重要角色.     

四苯乙烯基超分子自组装体系的制备

设计合成了四苯乙烯衍生物凝胶因子(TP),该凝胶因子可以在1,4-二氧六环中形成有机凝胶.通过紫外可见光谱、荧光光谱、红外光谱、扫描电镜、X-射线粉末衍射和接触角等技术对该凝胶因子的自组装过程进行了详细表征.结果表明:该凝胶体系具有明显的聚集诱导发光的性质,凝胶因子TP在自组装过程形成了且具有一定的疏水性,其接触角为136°.氢键作用和范德华力可能是该自组装体系的主要驱动力.     

双酚芴小分子凝胶的制备和性能

设计合成了基于双酚芴衍生物有机化合物1,该凝胶因子能够在甲苯中形成有机凝胶.分别用紫外可见吸收光谱、红外光谱、扫描电镜和接触角等技术对凝胶因子自组装过程进行了表征.结果表明,自组装过程形成了具有一定的疏水性的膜结构,其接触角为106°,氢键作用是该体系自组装的主要驱动力.     

卟啉自组装材料综述

自组装技术是实现功能化纳米材料的一种新方法,卟啉分子因其独特的共轭π体系和易修饰的外围结构,常常作为构成有机纳米材料的理想组装单元.这些卟啉分子借助分子间的氢键、π-π相互作用等多种弱相互作用,从而形成多种形貌的卟啉微纳米材料.本文就卟啉自组装纳米材料做一简单综述.     

杯芳烃自组装的非共价键的协同作用

本文主要综述杯芳烃衍生物通过氢键、金属诱导配位、π-π作用、疏水作用等非共价键弱相互作用力在超分子化学的分子自组装的协同作用。     

环状酪氨酸二肽自组装行为的分子动力学模拟

基于GROMOS（Groningen Molecular Simulation）力场,利用分子动力学（molecular dynamics, MD）研究环状酪氨酸二肽在水溶液中的自组装行为,探究二肽温度对自组装结构的影响。结果表明,温度不同时,环状酪氨酸二肽可以形成两种结构,在273 K和403 K时会形成纳米球,在298~343 K时会形成稳定的纳米柱结构,这可能是由于高温情况下氢键会发生断裂。其中,库仑力、范德华力、氢键协同作用,共同影响环状酪氨酸二肽的组装行为。     

香豆素衍生物凝胶的制备及性质研究

设计合成了香豆素衍生物凝胶因子1,该凝胶因子可以在乙腈和N,N-二甲基亚砜(DMSO)中形成有机凝胶.通过紫外可见光谱(UV-vis)、红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、X-射线粉末衍射(XRD)和接触角(CA)等技术对该凝胶因子在乙腈和N,N-二甲基亚砜的自组装过程进行了详细表征.该凝胶体系在氢键和范德华力的驱动力下自组装成微米带结构,该结构表面展示了疏水性质,其接触角为136.5°和124°.     

聚酰胺酯的研究进展

扼要介绍了聚酰胺酯的制备方法,重点讨论了聚酰胺酯的研究进展及其结构与性能的关系。在聚酯中引入酰胺基可制得多种类型的改性聚酯,如提高模量,增加原聚酯的吸湿性,改善熔融行为等,并可制得弹性纤维。聚酰胺酯是兼具聚酯和聚酰胺两者优良性能的一类材料。     

基于赖氨酸环二肽水凝胶因子的合成与凝胶化研究

在严格控制投料比的条件下,赖氨酸环二肽与Fmoc-OSu反应首先得到Fmoc单取代赖氨酸环二肽,进而再与环酸酐发生酰胺化反应得到一类具有热可逆性的小分子水凝胶因子.SEM和TEM显示凝胶因子在水中自组装成直径纤细的微纳米纤维结构,相互紧密缠绕形成三维网络结构;红外和荧光光谱分析表明在水凝胶形成的过程中π-π堆积和氢键共同发挥驱动力的作用.根据XRD测试结果,采用Rietveld法全谱图拟合精修得到了FL-Ga水凝胶干胶的晶体结构模型,表明凝胶因子以单分子层方式进行聚集.      

配合物［Cu(NPG)2(H2O)2］·CH3CH2OH的合成、晶体结构与磁性研究

用溶液法合成了配合物［Cu(NPG)₂(H₂O)₂］·CH₃CH₂OH (HNPG=邻苯二甲酰甘氨酸),对其进行了元素分析,红外光谱,热重分析,磁性和X射线单晶衍射实验.单晶结构分析表明该晶体属于三斜晶系,P-1空间群,晶胞系数a=0.476 74(12) nm,b=0.113 19(3)nm,c=0.11 614(3)nm,α=106.468(4)°,β =100.114(5)°,γ=94.358(5)°,V=0.586 4(3) nm³,Z=1.Cu(II)通过O-C-O构成一维链状结构,分子间氢键将一维链连接为平面结构,氢键对分子结构稳定起到重要作用;配合物存在弱的反铁磁性.     

Crystal structure of trp repressor/operator complex at atomic resolution

The crystal structure of the trp repressor/operator complex shows an extensive contact surface, including 24 direct and 6 solvent-mediated hydrogen bonds to the phosphate groups of the DNA. There are no direct hydrogen bonds or non-polar contacts to the bases that can explain the repressor's specificity for the operator sequence. Rather, the sequence seems to be recognized indirectly through its effects on the geometry of the phosphate backbone, which in turn permits the formation of a stable interface. Water-mediated polar contacts to the bases also appear to contribute part of the specificity.     

Context-dependent contributions of backbone hydrogen bonding to beta-sheet folding energetics

Backbone hydrogen bonds (H-bonds) are prominent features of protein structures; however, their role in protein folding remains controversial because they cannot be selectively perturbed by traditional methods of protein mutagenesis. Here we have assessed the contribution of backbone H-bonds to the folding kinetics and thermodynamics of the PIN WW domain, a small beta-sheet protein, by individually replacing its backbone amides with esters. Amide-to-ester mutations site-specifically perturb backbone H-bonds in two ways: a H-bond donor is eliminated by replacing an amide NH with an ester oxygen, and a H-bond acceptor is weakened by replacing an amide carbonyl with an ester carbonyl. We perturbed the 11 backbone H-bonds of the PIN WW domain by synthesizing 19 amide-to-ester mutants. Thermodynamic studies on these variants show that the protein is most destabilized when H-bonds that are enveloped by a hydrophobic cluster are perturbed. Kinetic studies indicate that native-like secondary structure forms in one of the protein's loops in the folding transition state, but the backbone is less ordered elsewhere in the sequence. Collectively, our results provide an unusually detailed picture of the folding of a beta-sheet protein.