手性聚合物的案例
蘇州大學張偉教授團隊Angew：非手性聚合物體系中超分子手性的傳遞、放大、存儲以及手性自修復
為進一步提高超分子手性的穩定性，張教授團隊以非手性的側鏈型偶氮苯液晶聚合物薄膜為主體，結合手性檸檬烯的蒸汽誘導以及后續聚合物鏈間的共價鍵交聯，突破性地實現了非手性聚合物體系中手性的永久儲存（Chiral Storage）。更為重要的是，存儲的手性信息仍然可以在外界刺激下進行可逆的擦除與表達。在完全無手性源存在時，即使將手性結構短暫地破壞，其也可通過自身部分交聯的有序結構作為媒介，僅需簡單的加熱-冷卻處理便可實現原有手性結構的自我修復（Chiral Self-recovery）。
圖1. (a)非手性聚合物以及手性檸檬烯的化學結構式，（b）聚合物薄膜交聯固定手性過程示意圖，（c）超分子結構手性自修復過程示意圖。
作者首先將非聚合物薄膜置于檸檬烯蒸汽氛圍進行高溫熏蒸，降溫即可實現手性誘導。通過DSC、SAXS以及POM一系列表征手段確定了該手性超結構為手性向列相，隨著聚合物末端羥基含量的增加，誘導所得的手性信號強度呈減小趨勢。并且這一來自蒸汽誘導的手性在完全除去手性蒸汽分子以及交聯固定過程中可以完美保持。
圖2. (a)聚合物膜手性誘導過程CD與UV吸收光譜，(b)聚合物側鏈末端羥基含量對于手性表達的影響，(c), (d)手性蒸汽誘導前(c)后(d)聚合物膜液晶織構的變化，(e)交聯固定過程手性薄膜CD與UV吸收光譜。
進一步地，通過與未交聯的手性聚合物薄膜對比，交聯固定的手性薄膜在受到加熱，光照以及溶劑的刺激時，其手性可被短暫地完全破壞（CD光譜無手性表達）。然而僅通過簡單的加熱降溫處理，手性自修復程度即可幾乎達到百分之百，多次循環測試仍無法觀察到明顯的手性減弱。
展開 中科院長春應化所陶友華 Angew：酸正交的脫保護化學實現手性聚氨基酸的精準合成
所獲得的等規結構的聚絲氨酸衍生物具有手性，展現明顯的Cotton效應，而間規的聚合物則不具有手性。這種基于酸正交脫保護化學的迭代合成方法，為手性聚合物的精準合成以及實現結構和功能的多樣性開辟了新的途徑，從而賦予合成的手性聚合物超越天然生物大分子的獨特特性。
圖2. 迭代合成立體結構及序列結構精準的聚氨基酸衍生物
本論文的第一作者為和文婧博士，陶友華研究員為文章的通訊作者。長春應化所近年來在氨基酸高分子合成化學領域獲得系列進展，代表性工作分別發表在J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 281；Angew. Chem, 2021, 60, 6003-6012；Angew. Chem. 2021, 60, 10798-10805和Angew. Chem. 2021, 60, 22547-22553上。
該工作得到國家自然科學基金“多層次手性物質的精準構筑”重大研究計劃培育項目及區域聯合基金重點項目的資助。
論文鏈接
https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202112439
展開 華中科技大學張春教授課題組Angew：手性多孔聚合物取得新進展
4月29日，國際期刊《德國應用化學》（Angewandte Chemie International Edition）（IF=12.959）在線發表了華中科技大學生命學院、國家納米藥物工程技術研究中心張春教授課題組的關于手性多孔聚合物的研究進展，論文題目為“Triptycene-based Chiral Porous Polyimides for Enantioselective Membrane Separation”。
手性分子通常在生物學和藥理學上表現出不同的活性，因此關于手性分離的研究一直以來都被廣泛關注。近年來，膜分離技術因其簡單、低能耗的特點而被用來進行手性分離的研究。然而，膜的手性選擇性和透過率之間的矛盾限制了膜分離技術在手性分離中的應用。手性多孔聚合物薄膜的手性和多孔特性不僅保證了透過率，還提升了手性選擇性，為解決手性膜分離的選擇性和透過率之間的矛盾提供了新的可能。
張春教授課題組長期從事有機多孔材料的合成及其應用研究。在此工作中，利用手性三蝶烯為構筑單元，合成了手性多孔聚酰亞胺（R-FTPI與S-FTPI），并制備了相應的手性分離膜。此手性膜對消旋的聯萘酚、萘乙醇和扁桃酸具有良好的手性分離效果。
華中科技大學生命學院博士生張清璞、博士后王震博士、本科生張哲聞為論文共同第一作者，華中科技大學生命學院張春教授為論文通訊作者。生命學院碩士翟天龍、陳靜靜、博士生馬輝參與了部分工作。論文完成過程中，化學與化工學院譚必恩教授給予了有建設性的意見和指導。
展開 中科院展示基于手性TADF發光材料，開發高效率圓偏振光的OLED器件
CINNO Research產業資訊，中國科學院化學研究所陳傳峰課題組的研究人員在德國《應用化學》期刊上，通過論文的形式展示了一種使用手性熱激活延遲熒光 (TADF，Thermally Activated Delayed Fluorescence) 聚合物發光材料的OLED器件。據介紹，研究人員在實驗室中開發的這種基于手性聚合物OLED發光器件，可以以非常高的效率發出圓偏振光。
在論文摘要中，研究人員報告提出了一種手性供體-受體共聚策略，這種策略可以用來開發具有熱激活延遲熒光的手性非共軛聚合物。基于此策略，研究人員在實驗室中合成了兩對手性聚合物(R,R)-/(S,S)-pTpAcDPS和(R,R)-/(S,S)-pTpAcBP。據介紹，這種手性供體和受體的交替共聚可以有效地分離前線分子軌道，從而讓聚合物具有非常小的能帶差（ ΔEST）和高效的TADF性能。另外在測試時，這種聚合物還以高達92%的量子產率發出圓偏振光。
研究人員進一步結合溶液處理方案開發了一種發圓偏振光的有機發光二極管，其外量子效率高達22.1 %，最大亮度高達34350 nit。據介紹，這是基于手性TADF聚合物CP-OLED的首次報道，它為開發高效 CPEL 聚合物提供了有用且有價值的指導。
展開 
蘇州大學張偉教授團隊Angew：調控雙相液晶聚合物的多重手性翻轉
Ed. 2020, 59, 9669），他們提出聚合誘導手性自組裝（Polymerization-induced chiral self-assembly, PICSA）策略，在偶氮苯組裝單元聚合的同時原位就能制備多層次、跨尺度的超分子手性功能材料，拓展了超分子手性結構的構建方法。這種簡單方便易操作的方法為超分子手性結構的精準構建提供了新思路。然而，在偶氮苯聚合物體系中，決定不對稱趨勢從分子尺度到超分子水平和液晶域以上演繹的潛在機制、途徑依賴的堆積模式和多層次手性的動態調節尚未有明確機理。為進一步探索內在的手性轉移機制，調控聚合物超分子結構的手性光學特征，張偉教授團隊通過PICSA策略對末端烷基鏈長度不同的偶氮苯構筑單元進行了一系列的研究，結合對超分子結構的堆積模式的調控，突破性地實現了偶氮苯聚合物超分子手性的多重手性翻轉。更為重要的是，在完全無外在刺激源的情況下，僅通過調節側鏈末端烷基鏈長度和聚合度就能實現原位控制這一多重手性翻轉特征（圖1）。此外，即使將手性結構短暫地破壞，僅需簡單的加熱-冷卻處理便可實現手性結構的調控和再次翻轉，具有明顯的路徑依賴性。
圖1. (a)聚合誘導手性自組裝過程（b）偶氮苯聚合物超分子結構多重翻轉示意圖
作者首先合成了一系列末端烷基鏈長度不同的偶氮苯構筑單元，利用聚合誘導手性自組裝策略實現聚合物超分子手性組裝體的構建。通過CD和UV發現側鏈具有不同末端烷基鏈長度的聚合物具有不同的手性光學性能和堆積模式。如當末端烷基鏈較短時，其只呈現一種堆積模式，手性不發生翻轉。當末端烷基鏈較長時，隨著聚合度的增加，其手性光學性能發生了多次翻轉。
展開 同濟大學路慶華、陸學民團隊提出聚合物薄膜中螺旋結構可控構筑及手性光學材料制備新方法
手性是生命體的基本屬性，手性分子廣泛分布于生命體中。大多數情況下，生命體中的手性分子通過形成手性聚集體來發揮其功能，而螺旋結構是生命體中最常見也是最重要的聚集形態，如糖類分子形成DNA、RNA雙螺旋結構，多肽分子中的α-螺旋結構等。這些螺旋結構可以進一步組裝成更高級別的功能結構。因此，研究具有可控螺旋結構的手性材料不僅對理解生命過程具有重要意義，而且對制備新型功能材料具有重要的價值。目前，已有在溶液環境中進行手性超分子組裝的報道，但是在固體狀態下鮮有報道，主要是由于固態狀態下物質分子的運動受限，且多數情況下固態中的分子已處于能量最低狀態。在固態狀態中，特別是薄膜形式，手性分子的組裝或螺旋結構的形成更加具有實用價值，比如負介電薄膜、吸波材料、隱形材料以及手性光學材料等。
基于以上背景，同濟大學化學科學與工程學院路慶華教授、陸學民研究員團隊，利用嵌段共聚物熱退火過程發生微相分離的特征，提出“手性小分子誘導聚物手性組裝策略”，不僅實現了分子尺度的手性轉移，而且在納米尺度上形成手性螺旋結構，通過精細調控嵌段共聚物的分子量以及小分子誘導劑結構可實現了嵌段共聚物薄膜中螺旋尺寸、旋轉方向、螺距尺寸和螺旋股數（單股、雙股和多股）的精準調控。這種手性薄膜不僅表現出清晰的手性光學特性，而且還具有誘導非手性發光分子進行手性發光的能力，這為手性功能薄膜的制備和手性材料的應用奠定了基礎。
這一成果近期發表在《Angew Chem Int Ed》上，同濟大學路慶華教授和陸學民研究員為論文的共同通訊作者，陸學民研究員為論文的第一作者。該研究工作得到國家自然科學基金、上海市基礎重點項目的資助。
論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201809676
來源：同濟大學新聞網
展開 中科院聲學所張晗《EML》：可重構手性雙螺旋復合水下吸聲超表面
原文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352431621001115
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展開 ：開發高亮度聚合物點探針實現三維多色超分辨成像應用
論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adma.202007854
來源：南方科技大學
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展開 JCMsuite應用：散射體的光學手性響應
在JCMsuite中，利用光學手性的形式和內置的手性參量可以計算光散射體的手性響應。結果表明，時間諧波光學手性密度服從局部連續性方程[1]。這使得手性行為的分析類似于研究電磁能量的標準消光實驗。
在電磁能量的情況下，消光由散射和損失[2]組成。對應的手性參量是光學手性的消光散射，以及體積和界面上的手性轉換。這就得到了守恒定律
積分是在散射體的外表面?Ω和體積Θ以及表面?Θ上進行的。
這些參量在JCMsuite中命名，如下表所示。更多細節可以在這里找到。
作為案例展示，我們計算散射體的手性響應如下圖所示：
它的直徑是一個波長的量級，它的介電常數固定為ε=4.5。在下面，我們將改變散射體的磁導率μ，并觀察預測的對偶對稱性[3]對于恒定比率ε/μ的散射體及其環境。周圍的材料是ε=μ=1的空氣。
由于散射體是無損的和各向同性的，在它的體積內將沒有轉換。請參考四分之一波片的案例，以獲得更多關于體積轉換的信息。
在這里，所需的參量被計算為如上所述的電磁手性通量的通量積分。如下圖所示，對于接近對偶對稱的材料，轉換趨向于零。
在固定介電常數ε=4.5下，散射體的磁導率μ的變化。
該散射體是對偶的ε/μ=1，產生零手性轉換。
在JCMsuite中，所有手性密度都是相似的。例如，我們在下面的圖中展示了增強的近場光學手性密度的電子部分。這是一個后處理過程，即ExportFields：輸出參量電手性密度。
具有ε/μ=1的雙散射體的光手性密度X的近場增強
參考文獻
[1] Philipp Gutsche, Lisa V.
展開 JCMsuite應用：散射體的光學手性響應
在JCMsuite中，利用光學手性的形式和內置的手性參量可以計算光散射體的手性響應。結果表明，時間諧波光學手性密度服從局部連續性方程[1]。這使得手性行為的分析類似于研究電磁能量的標準消光實驗。
在電磁能量的情況下，消光由散射和損失[2]組成。對應的手性參量是光學手性的消光散射，以及體積和界面上的手性轉換。這就得到了守恒定律
積分是在散射體的外表面?Ω和體積Θ以及表面?Θ上進行的。
這些參量在JCMsuite中命名，如下表所示。更多細節可以在這里找到。
作為案例展示，我們計算散射體的手性響應如下圖所示：
它的直徑是一個波長的量級，它的介電常數固定為ε=4.5。在下面，我們將改變散射體的磁導率μ，并觀察預測的對偶對稱性[3]對于恒定比率ε/μ的散射體及其環境。周圍的材料是ε=μ=1的空氣。
由于散射體是無損的和各向同性的，在它的體積內將沒有轉換。請參考四分之一波片的案例，以獲得更多關于體積轉換的信息。
在這里，所需的參量被計算為如上所述的電磁手性通量的通量積分。如下圖所示，對于接近對偶對稱的材料，轉換趨向于零。
在固定介電常數ε=4.5下，散射體的磁導率μ的變化。
該散射體是對偶的ε/μ=1，產生零手性轉換。
在JCMsuite中，所有手性密度都是相似的。例如，我們在下面的圖中展示了增強的近場光學手性密度的電子部分。這是一個后處理過程，即ExportFields：輸出參量電手性密度。
具有ε/μ=1的雙散射體的光手性密度X的近場增強
參考文獻
[1] Philipp Gutsche, Lisa V. Poulikakos, Martin Hammerschmidt, Sven Burger, and Frank Schmidt.
展開 
JCMsuite應用：散射體的光學手性響應
在JCMsuite中，利用光學手性的形式和內置的手性參量可以計算光散射體的手性響應。結果表明，時間諧波光學手性密度服從局部連續性方程[1]。這使得手性行為的分析類似于研究電磁能量的標準消光實驗。
在電磁能量的情況下，消光由散射和損失[2]組成。對應的手性參量是光學手性的消光散射，以及體積和界面上的手性轉換。這就得到了守恒定律
積分是在散射體的外表面?Ω和體積Θ以及表面?Θ上進行的。
這些參量在JCMsuite中命名，如下表所示。更多細節可以在這里找到。
作為案例展示，我們計算散射體的手性響應如下圖所示：
它的直徑是一個波長的量級，它的介電常數固定為ε=4.5。在下面，我們將改變散射體的磁導率μ，并觀察預測的對偶對稱性[3]對于恒定比率ε/μ的散射體及其環境。周圍的材料是ε=μ=1的空氣。
由于散射體是無損的和各向同性的，在它的體積內將沒有轉換。請參考四分之一波片的案例，以獲得更多關于體積轉換的信息。
在這里，所需的參量被計算為如上所述的電磁手性通量的通量積分。如下圖所示，對于接近對偶對稱的材料，轉換趨向于零。
在固定介電常數ε=4.5下，散射體的磁導率μ的變化。
該散射體是對偶的ε/μ=1，產生零手性轉換。
在JCMsuite中，所有手性密度都是相似的。例如，我們在下面的圖中展示了增強的近場光學手性密度的電子部分。這是一個后處理過程，即ExportFields：輸出參量電手性密度。
具有ε/μ=1的雙散射體的光手性密度X的近場增強
參考文獻
[1] Philipp Gutsche, Lisa V.
展開 Mater.》綜述：超分子大環衍生的多孔有機聚合物在分離、傳感、催化領域中的研究進展
（a）界面法合成脂基連接的環糊精多孔有機聚合物膜；（b-d）構建環糊精多孔膜，用于對不同分子量染料分子的選擇性篩分及篩分機理示意圖
圖8.幾種基于環三藜蘆烯的多孔有機聚合物結構
圖9.利用克腦文格縮合反應制備基于冠醚的手性共價有機框架
圖10.幾種基于柱芳烴的多孔有機聚合物用于異相催化和手性催化（a）柱芳烴、卟啉雙環交替連接的多孔有機聚合物；（b）基于柱五醌的多孔有機聚合物用于金屬鈀的負載；（c）基于柱芳烴的手性多孔有機聚合物的構筑策略
該綜述近期發表在Advanced Materials期刊上，論文第一作者為吉林大學博士研究生李政，通訊作者為吉林大學楊英威教授。
論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202107401
展開 JCMsuite應用：散射體的光學手性響應
在JCMsuite中，利用光學手性的形式和內置的手性參量可以計算光散射體的手性響應。結果表明，時間諧波光學手性密度服從局部連續性方程[1]。這使得手性行為的分析類似于研究電磁能量的標準消光實驗。
在電磁能量的情況下，消光由散射和損失[2]組成。對應的手性參量是光學手性的消光散射，以及體積和界面上的手性轉換。這就得到了守恒定律
積分是在散射體的外表面?Ω和體積Θ以及表面?Θ上進行的。
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它的直徑是一個波長的量級，它的介電常數固定為ε=4.5。在下面，我們將改變散射體的磁導率μ，并觀察預測的對偶對稱性[3]對于恒定比率ε/μ的散射體及其環境。周圍的材料是ε=μ=1的空氣。
由于散射體是無損的和各向同性的，在它的體積內將沒有轉換。請參考四分之一波片的案例，以獲得更多關于體積轉換的信息。
在這里，所需的參量被計算為如上所述的電磁手性通量的通量積分。如下圖所示，對于接近對偶對稱的材料，轉換趨向于零。
在固定介電常數ε=4.5下，散射體的磁導率μ的變化。
該散射體是對偶的ε/μ=1，產生零手性轉換。
在JCMsuite中，所有手性密度都是相似的。例如，我們在下面的圖中展示了增強的近場光學手性密度的電子部分。這是一個后處理過程，即ExportFields：輸出參量電手性密度。
具有ε/μ=1的雙散射體的光手性密度X的近場增強
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在電磁能量的情況下，消光由散射和損失[2]組成。對應的手性參量是光學手性的消光散射，以及體積和界面上的手性轉換。這就得到了守恒定律
積分是在散射體的外表面?Ω和體積Θ以及表面?Θ上進行的。
這些參量在JCMsuite中命名，如下表所示。更多細節可以在這里找到。
作為案例展示，我們計算散射體的手性響應如下圖所示：
它的直徑是一個波長的量級，它的介電常數固定為ε=4.5。在下面，我們將改變散射體的磁導率μ，并觀察預測的對偶對稱性[3]對于恒定比率ε/μ的散射體及其環境。周圍的材料是ε=μ=1的空氣。
由于散射體是無損的和各向同性的，在它的體積內將沒有轉換。請參考四分之一波片的案例，以獲得更多關于體積轉換的信息。
在這里，所需的參量被計算為如上所述的電磁手性通量的通量積分。如下圖所示，對于接近對偶對稱的材料，轉換趨向于零。
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該散射體是對偶的ε/μ=1，產生零手性轉換。
在JCMsuite中，所有手性密度都是相似的。例如，我們在下面的圖中展示了增強的近場光學手性密度的電子部分。這是一個后處理過程，即ExportFields：輸出參量電手性密度。
具有ε/μ=1的雙散射體的光手性密度X的近場增強
參考文獻
[1] Philipp Gutsche, Lisa V.
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