• 椭圆度，摩尔椭圆度[] =2.303(AL – AR)/4 [] = 3298(L - R)3300 (L - R) 在蛋白质研究中，常用平均残基摩尔椭圆 度
有序薄膜的手性研究方法
OBS = CD + LD + Br
a
Light path
film
当 a=90°时 Br (双折射) =0
OBS = CD + LD
CD特点
• CD is only observed at wavelengths where absorbances of R & L components of circularly polarized light are not zero i.e. in absorption bands.
• In general is much more conformation dependent than
自然界的手性优择现象
COOH H CH NH2
CONH2 D-Asn
COOH NH2 CH H
CONH2 L-Asn
OH
HO
OH
OH
HO
O
D-glucose
OH
HO
OH
HO
O
OH
L-glucose
手性药物分子对生命体的作用
沙利度胺 （反应停）
O
lidomide
O
N OO
朝光源看， 电场矢量方向按顺时针方向旋转的，称为右圆偏
振光； 电场矢量方向按逆时针方向旋转的，称为左圆偏
振光。
圆二色性 (circular dichroism, CD)
• 光学活性分子对左、右圆偏振光的吸收 也不同，使左、右圆偏振光透过后变成 椭圆偏振光，这种现象称为圆二色性。
圆二色性的表示
• 吸收(率)差 = L - R A = AL – AR
完全的非手性分子能否形成手性组装体? 如果可以, 什么样的非手性分子可以形成手性组装体?
手性起源, 手性功能材料
手性的表征方面-CD原理
平面偏振光 (Plane polarized light)
E
M 平面偏振光
振动方向保持不变 振幅发生周期性变化
E vectors Polarizer
圆偏振光的方向
手性＋手性 手性＋非手性 非手性＋非手性
1.手性分子自组装—形成具有一定组成或有序的超分子结
构,表现出单个手性分子所不具备的手性特征
2. 非手性分子与手性分子共同组装—非手性分子在手性
环境的诱导下产生诱导手性
3.完全由非手性分子组装形成—形成的超分子通过自身
结构的特点表现出手性
2
有关超分子手性的三个重要概念
背景-分子手性与超分子手性
Molecular Chirality
Louis Pasteur
(1822-1895)
Supramolecular Chirality
Jean-Marie Lehn
(1939-)
超分子手性 (Supramolecular Chirality)
通过非共价键弱相互作用力构建立体结构，使原本不具备 手性的分子在一定条件下表现出手性信号(CD信号)，或者 可以使原有的手性通过一定的聚集形态以非线性的方式得 以放大
Spontaneous Symmetry Breaking
Sergeants-and-soldiers principle ： the control of the helical sense of large numbers of cooperative achiral units (the soldiers) by a few chiral units (the sergeants)
1. 手性分子组装形成手性超分子
3
2. 非手性分子与手性分子共同组装成的手性超 分子－诱导手性
➢手性模板诱导 ➢主客体中的诱导手性 ➢螺旋诱导
6
2.1 手性模板诱导
模板与花菁分子之间强静电作用 花箐分子自聚集 花箐聚集体与模板表面沟槽尺寸吻合
“majority-rules” effect：a slight excess of one enantiomer leads to a strong bias toward the helical sense preferred by the enantiomer that is present in majority.
• 手性识别与组装 手性分子之间的识别作用、组装和聚集
• 手性（生命）起源
分子手性与超分子手性
结构要素
重要意义
关键科学问 题
分子层次的手性 不对称中心，轴，面 药物，手性材料
拆分，高效催化转化， 放大，传递
分子聚集体层次的手性
不对称的二维或者三维结构
分子识别，手性材料
如何有效地实现手性堆积， 新概念手性：放大，传递， 记忆，开关
O NH
(R)-thalidomide
手性材料与信息科学
手性液晶显示材料
J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 1161-1167.
手性科学研究的基本科学问题
• 手性合成 手性源的产生、手性的传递和复制（表达）、手 性的放大
• 手性结构与检测 手性分子的拆分、检测及结构表征；高级手性结 构的表征
film b
线 性 改 变 b 角 (0360o) 测 多 条 CD 光 谱 求平均
(mDeg)
光路
样品
a: 求平均的方法
60
a
b: 连续旋转方法
40
b 20
0
-20
-40
200 250 300 350 400 Wavelength (nm)
J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, 5051
超分子组装与超分子手性
胶体、界面与化学热力学实验室
刘鸣华
liumh@
提
纲
➢什么是手性 ➢手性的表征方法 ➢什么是超分子手性 ➢超分子手性中的几个重要概念 ➢典型的超分子手性 ➢如何从非手性分子组装手性超分子
手性是自然界的基本特性
两个most
Most organic molecules are chiral Most of the molecules of importance to living systems are enantioenriched. Examples include: Amino Acids; Sugars; Proteins; Nucleic Acids; Vitamins; Terpenes; Alkaloids; and Steroids.