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手性是物理、化学、生物学与材料学等学科感兴趣的重要课题。螺旋是手性的,它在手性分离、不对称催化、电磁波吸收和光学材料等领域具有广泛的应用前景。如何从非螺旋结构诱导制备螺旋结构以及如何调控螺旋结构对生命科学、信息科学与材料科学等具有重要意义。
本论文分别利用手性分子、手性高分子和手性两亲分子溶胶诱导非手性聚硅烷形成螺旋结构的超分子聚集体或螺旋手性单链,在手性表面活性剂凝胶中制备了多种形貌的金属铜,利用左、右手螺旋运动来调控直链淀粉和核糖核酸酶A的螺旋结构。主要完成了以下5个方面的工作:
1.在四氢呋喃和甲醇混合溶剂中,研究了手性小分子或手性高分子链与非手性双烷基侧链聚硅烷作用,在“Si-O间弱相互作用”或者碳链与碳链间范德华力作用下,R(S)的手性醇和手性聚硅烷可以方向性地诱导非手性聚硅烷产生手性,形成具有螺旋结构的聚硅烷聚集体。诱导非手性聚硅烷形成的超分子聚集体螺旋结构与手性醇的碳链结构有关,相同构型而碳链结构不同的手性醇可能会诱导出相反的螺旋结构。
2.用D-和L-缬氨酸为前驱物,制备了含吡啶亲水端和烷基疏水端的氨基酸衍生物两亲分子。这种两亲分子在四氢呋喃和环己烷中形成螺旋自组装体时胶粒的结构不同。在环己烷中,利用两亲分子胶粒致密的网状结构以及两亲分子与非手性聚硅烷间的范德华力作用,可以诱导非手性聚硅烷产生手性,形成螺旋结构聚硅烷单链。
3.以缬氨酸衍生物表面活性剂的螺旋结构组装体为反应介质,在其中制备多种形貌(片状、圆柱装和螺旋状)的纳米金属铜,初步探讨了螺旋结构的纳米金属铜的制备原理。
4.研究了左、右手螺旋运动对NaClO3结晶时对称性破缺的影响。左、右手螺旋运动可以导致NaClO3结晶时发生对称性破缺,且螺旋运动强度越大,对称性破缺程度越大,直到完全地对称性破缺,且螺旋运动的方向可以影响NaClO3结晶时晶体的构型分布。
5.研究表明,左、右手螺旋运动可以方向性地调控淀粉的左手螺旋结构和RNasee A的右手螺旋结构,改变它们的稳定性。