科学:简单的分子如何让自己扭曲

 作者:水室     |      日期:2017-08-11 09:11:12
作者:JOHN EMSLEY法国化学家表示,如果将一组不同长度的分子链与铜离子结合在一起,就会发生一些特殊情况相同的链自发配对,绕着铜离子缠绕由此产生的'螺旋'是熟悉的DNA双螺旋的简单类似物斯特拉斯堡路易斯巴斯德大学的化学家Jean-Marie Lehn,Roland Kraumlautmer和Annie Marquis-Rigault也发现,当镍离子(Ni2 +)存在时,链子会聚集在一起形成匹配的三联体,将自身包裹在离子中三螺旋他们说这种链与相同长度的其他链配对并形成螺旋的这种固有趋势可能有助于阐明天然大分子如DNA的来源化学家发现越来越多的分子似乎“知道”如何将自己组装成复杂的结构为了做到这一点,他们必须能够“认识”彼此 Lehn团队发现的自组装螺旋涉及非常简单的分子之间的自我识别(Proceedings of the National Academy of Sciences,vol 90,p 5394) Lehn和他的同事研究了由短链连接的两个,三个,四个或五个联吡啶单元组成的聚合物每个联吡啶由一对连接的吡啶环组成(见图),每个联吡啶环含有两个氮原子,能够与金属离子强烈结合当化学家向这种混合物中加入铜离子(Cu +)时,离子作为不同链上两个联吡啶的吸引中心链子配对以制造螺旋,其中每个螺旋是相同长度的链虽然如果链随机形成,最常见的是具有不匹配对的螺旋,但化学家们只发现了这些化合物的痕迹图1:在一项实验中,法国化学家将两种链与两种金属离子Cu +结合在一起和Ni2 +同时形成双螺旋和三螺旋这些链由三个联吡啶单元组成,但它们的连接方式不同在一种情况下,链节由两个碳原子-CH2-CH2-组成,而在另一种情况下,还存在插入的氧原子:-CH2-O-CH2-一种类型的链配对然后仅在铜离子周围缠绕以形成双螺旋,而另一种类型的链在三个中聚集在一起并且仅在镍离子周围缠绕以形成三螺旋 Lehn和他的同事通过将两种联吡啶链溶解在180℃的乙二醇和乙酸的混合物中来进行关键实验然后,他们加入了溶解在乙腈中的高氯酸铜和高氯酸镍的混合溶液他们将反应烧瓶保持在氮气氛中以防止Cu +被空气氧化形成深红色溶液一小时后,化学家冷却混合物并加入乙醚,然后加入四氢呋喃形成橙色沉淀,其仅为两种化合物的混合物:与铜双重并且与镍重复三重研究人员使用一种称为薄层色谱的技术将它们分开,这也表明它们是唯一的产品 Lehn和他的同事进行了其他涉及Cu +和不同长度的联吡啶链混合物的反应他们发现产品总是双螺旋,结合像,他们通过质谱和核磁共振证实了这一点 Lehn说这些结果意味着化学家可能不得不考虑,不是寻求纯化合物,而是使用“指示混合物”目前,化学家寻求的反应是产品的纯度是每个阶段的关键目标,