从分子到宏观层次均具有手性特征的晶体材料称为多层次手性晶体。其不仅具有特殊的宏观形貌,而且往往具有较高的光学活性,在微/纳激光器、非线性光学材料、仿生材料、药物晶型调控等领域都具有极高应用价值1-2。然而纯有机多层次手性晶体仍然较难获得,现有的策略或者是从外消旋底物出发生成外消旋晶体,然后通过人工筛选获得;或者是从光学纯底物出发得到光学纯产物。其制备效率低、应用成本高,严重限制了该类材料的实际应用3。
在该工作中,我们设计、合成了一系列分子量分布较窄的“量身定制”聚合物添加剂。将其加入到外消旋氨基酸过饱和溶液中,选择性地获得了一种构型的氨基酸晶体。且该晶体呈现扇形的宏观手性特征,与其自然生长获得的针状晶体有显著的区别。进一步的实验发现, 当使用小分子量聚合物或单体时可以获得由L型氨基酸构成M型手性扇形晶体;当使用中等分子量聚合物时,主要获得P型手性扇形晶体,且其由D型氨基酸构成;而当使用大分子量聚合物时,则可以获得M和P型手性晶体共存的情况4。
该策略不仅极大简化了多层次手性有机晶体的制备路径,且在极低添加量下便能诱导形成高化学纯度、光学纯度的晶体聚集体,为大规模创造光学活性晶体组装体提供了一种可行方案。除此以外,该工作可以提高我们对精准手性识别、跨尺度手性调控、多级手性传递的理解。我们认为通过改换手性构筑单元可以实现多种功能化手性有机晶体的高效制备,并在有机手性微/纳米激光器等领域实现其应用。
关键词:手性聚合物;分子量;手性晶体;手性调控;拆分
参考文献
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