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借鉴艺术体操螺旋状彩带 厦大科学家提出手性自发拆分结晶新思路

2022-06-16 09:54:31
来源:科技日报 作者:符晓波 评论:0

  记者从厦门大学获悉,该校江云宝教授课题组在手性自发拆分研究方向取得新进展,提出构筑二维或三维超分子螺旋结构促进手性自发拆分结晶新思路。相关研究成果近日以“螺旋构筑基元籍形成二维同手性螺旋而自发拆分”为题发表于《德国应用化学》,国家自然科学基金委也报道了这一研究成果。

  手性是一种不对称性现象,也是自然界的基本属性之一,例如人们的左右手,看起来一样,但却不能重合。大自然中,小到基本粒子、原子核,大到人体结构、天体运动,无处不存在手性的身影。两个分子化学式一模一样,只是空间结构有差异的手性分子,其效用却存在巨大差异,例如,在一些生物制药过程中,发挥疗效的只是其中一种手性分子,而另一种则完全无效甚至作用相反。拆分总是成对出现的手性分子因而意义重大,但仍面临诸多挑战,一直以来都是科研攻关热点。

  厦门大学江云宝教授团队提出了一种全新设计,即将手性物种制成螺旋状构筑基元,使其能在二维或三维方向形成同手性超分子螺旋,以实现三维同手性延伸,从而驱动手性自发拆分结晶。

 

图片说明:将手性物种制成螺旋状构筑基元的设计思路(厦门大学江云宝教授课题组供图)

  该研究中,研究人员将乙酰丙氨酸模型分子衍生为乙酰丙氨酰胺基硫脲,后者因含有β-转角结构而呈折叠构象,继而在苯基硫脲芳香环上引入卤素原子,最终合成的折叠物种既能通过转角结构实现分子间氢键相互作用,又具有分子间卤键作用的可能。实验表明,修饰以卤素原子碘、溴、氯的折叠短肽衍生物分子间具有强的卤键作用,可同时形成氢键和卤键超分子螺旋,构成二维正交螺旋,驱动结晶过程中的三维同手性延伸,实现外消旋体手性自发拆分结晶。该项研究为理性构筑手性自发拆分结晶体系提供了新思路。

  近年来,江云宝教授课题组在折叠短肽基超分子螺旋的构筑研究中取得系列进展,发现超分子螺旋形成中呈现同手性特征,其原理与艺术体操中彩带的螺旋状延续类似,因此提出构筑二维或三维超分子螺旋以驱动三维同手性延伸、促进手性自发拆分结晶的研究设想。“手性自发拆分有助于理解自然同手性起源,也为手性物质的分离和纯化提供重要途径,但如何理性设计手性自发拆分结晶体系仍然极具挑战。”江云宝教授表示,此次研究成果进一步证实了这一设想的可行性,且有望应用于手性纯药物的制备,为生命健康的国家重大需求服务。

(责任编辑:韩梦晨)

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