2025-06-07 07:58来源:本站
手性是生物学的基本性质;一些最重要的生物结构(包括DNA和蛋白质)的分子组成部分是手性的。当一个分子被称为手性分子时,这意味着它与它的镜像是可区分的,就像一个人的左手不能叠加在右手上一样。有趣的是,手性也会影响分子或分子聚集体对光的发射或响应,尤其是圆偏振光。
随着先进光学技术的兴起,这种旋光活性成分可以在现代显示器、光存储系统、分析工具和生物医学中得到应用。因此,科学家们一直在探索创新的方法,使公认的非手性染料表现得像手性活性分子。
通过一种称为手性转移的过程,包裹在由手性分子制成的空腔中的染料可以获得手性性质。然而,合成可用的手性胶囊已被证明具有挑战性,现有的设计是复杂和不灵活的。
在最近发表在《美国化学学会杂志》上的一项研究中,包括东京科学研究所助理教授Yuya Tanaka和Yoshihisa Hashimoto在内的一个研究小组开发了一种新的、更简单的解决方案。他们创造了一种基于萜烯的新型手性胶囊,萜烯是一种来自植物的天然化合物。萜烯基胶囊提供了一种有效和灵活的方式将手性转移到腔内的各种非手性染料。
目前的手性胶囊是由萜类弯曲的两亲性分子组成的,这些分子是通过对薄荷醇进行一系列化学修饰而得到的。手性两亲化合物,由于其亲疏水性框架,当与水混合时,会自发形成称为萜烯胶囊的球状结构。当非手性染料与两亲体混合时,形成主客体复合结构,其中染料被安置在手性腔中。
通过大量的实验,研究人员表明,手性转移发生在胶囊和几种非手性染料之间。例如,荧光染料,包括多芳族和BODIPY化合物,表现出强烈诱导圆二色性和圆偏振荧光。
与之前报道的手性寄主不同,目前的结构是高度通用的,易于生产,正如田中博士所说,“我们的萜烯胶囊通过简单地吸收各种非手性染料,可以轻松制备具有可调节的手性特性的明确的主-客体复合材料,这与之前报道的大多数具有刚性手性腔的寄主不同。”
这种手性胶囊的另一个显著优点是,所得到的复合材料可以在水中使用,而不需要有机溶剂,这是其他设计的局限性。
总的来说,这项研究有可能导致经济实惠,高性能的共向活性复合材料,这反过来将为尖端光学技术的进步铺平道路。Tanaka博士总结道:“我们的策略允许直接将手性引入各种非手性染料,而无需精心的合成改性,突出了其在聚合物材料和催化剂上的潜在应用。”
“基于目前的发现,我们实验室正在进行的一个研究项目专注于具有更高热力功能的多组分主客系统,”他补充道,暗示了未来的发展。