双重交叉卤键驱动的超分子双股螺旋

发布日期:2019-08-12     浏览次数:次   

我院江云宝教授课题组在仿生超分子螺旋构建研究中取得新进展,有关成果近日以 Single-handed supramolecular double helix of homochiral bis(N-amidothiourea) supported by double crossed CI···S halogen bondsˮ 为题在线发表于《自然-通讯》 (Nat. Commun. 2019, 10, 3610),并被选为Editors’ Highlights论文。

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DNA双股螺旋结构由单链内共价的磷酸酯键和双链间非共价的多重互补氢键维持。据此设想由非共价作用取代单链内的共价键,共价结构替换双链间的氢键作用,为仿生双股螺旋链的构筑提供新途径,实现小分子基超分子双股螺旋的新发展。为此,课题组提出了双重交叉卤键作用的构建策略,并以卤素修饰的双β-转角螺旋结构之二肽酰胺基硫脲为构筑基元。发现双股螺旋链中构筑基元以热力学不稳定的顺式折叠构象存在,藉由双重交叉CI···S卤键作用驱动螺旋组装,保障β-转角螺旋性得以延伸,成功获得固相和稀溶液相超分子双股螺旋链,系首例溶液相卤键驱动的小分子基超分子双股螺旋。构筑基元中的β-转角螺旋结构和双重交叉卤键作用呈现高度协同性,使极稀溶液中形成的超分子双股螺旋链在高温乙腈溶液中仍可稳定存在,并观察到同手性自发拆分效应。

该项工作系江云宝教授课题组近20年有关酰胺基硫脲研究的新发展,也是肽基酰胺基硫脲经历手性传递 (Chem. Commun. 2011, 47, 11784)β-转角螺旋结构 (Chem. Commun. 2013, 49, 8943; ACS Omega 2018, 3, 4786)、荧光分子信标 (Chem. Commun. 2017, 53, 13137) 和单股超分子螺旋 (J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 6605) 等系统研究后的新发现。

该研究在江云宝教授指导下,主要由博士后严小胜完成,硕士生邹坤山、博士后曹金莲、硕士生李晓蕊和博士生赵智星等参与部分实验工作。黎朝副教授参与了实验讨论,理论计算得到了我院吴安安副教授、梁万珍教授和闽江学者讲座教授莫亦荣博士的指导。学院985平台之850 MHz高场核磁波谱仪发挥了重要作用,相关实验得到了高级工程师姚宏伟和助理工程师冯柳宾的指导;我院曹晓宇教授、博士生李卓儒和悉尼大学Philip A. Gale教授为论文撰写和绘图提供帮助;宁波大学丁传凡教授指导了高分辨质谱实验;我院吴伟泰教授和硕士生林雪真在动态光散射实验方面提供了指导和帮助;我院南子昂博士在单晶解析方面提供了帮助,博士生苏海胜和硕士生赵庆庆为STM实验提供了帮助。

研究工作得到国家自然科学基金委2143500391427304918561182152100421820102006J1310024)、教育部创新团队(IRT13036)和厦门大学校长基金(20720170088等的资助。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-019-11539-5

Editors’ Highlights 链接:https://www.nature.com/collections/wtpqpqpgwd/content/ariane-vartanian  


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