雙重交叉鹵鍵驅動的超分子雙股螺旋

发布日期:2019-08-12     浏览次数:次   

我院江云宝教授課題組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 C?I···S halogen bonds? 爲題在線發表于《自然-通訊》 (Nat. Commun. 2019, 10, 3610),並被選爲Editors’ Highlights論文。

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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,課題組提出了雙重交叉鹵鍵作用的構建策略,並以鹵素修飾的雙β-轉角螺旋結構之二肽酰胺基硫脲爲構築基元。發現雙股螺旋鏈中構築基元以熱力學不穩定的順式折疊構象存在,藉由雙重交叉C?I···S鹵鍵作用驅動螺旋組裝,保障β-轉角螺旋性得以延伸,成功獲得固相和稀溶液相超分子雙股螺旋鏈,系首例溶液相鹵鍵驅動的小分子基超分子雙股螺旋。構築基元中的β-轉角螺旋結構和雙重交叉鹵鍵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溫乙腈溶液中仍可穩定存在,並觀察到同手性自發拆分效應。

该项工作系江云宝教授課題組近20年有關酰胺基硫脲研究的新發展,也是肽基酰胺基硫脲經曆手性傳遞 (Chem. Commun. 2011, 47, 11784)β-轉角螺旋結構 (Chem. Commun. 2013, 49, 8943; ACS Omega 2018, 3, 4786)、熒光分子信標 (Chem. Commun. 2017, 53, 13137) 和單股超分子螺旋 (J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 6605) 等系統研究後的新發現。

該研究在江雲寶教授指導下,主要由博士後嚴小勝完成,碩士生鄒坤山、博士後曹金蓮、碩士生李曉蕊和博士生趙智星等參與部分實驗工作。黎朝副教授參與了實驗討論,理論計算得到了我院吳安安副教授、梁萬珍教授和閩江學者講座教授莫亦榮博士的指導。學院985平台之850 MHz高場核磁波譜儀發揮了重要作用,相關實驗得到了高級工程師姚宏偉和助理工程師馮柳賓的指導;我院曹曉宇教授、博士生李卓儒和悉尼大學Philip A. Gale教授爲論文撰寫和繪圖提供幫助;甯波大學丁傳凡教授指導了高分辨質譜實驗;我院吳偉泰教授和碩士生林雪真在動態光散射實驗方面提供了指導和幫助;我院南子昂博士在單晶解析方面提供了幫助,博士生蘇海勝和碩士生趙慶慶爲STM實驗提供了幫助。

研究工作得到國家自然科學基金委2143500391427304918561182152100421820102006J1310024)、教育部創新團隊(IRT13036)和廈門大學校長基金(20720170088等的資助。

論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-019-11539-5

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


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