构建基于环丁烯衍生物骨架的类DNA双股高分子

DNA（deoxyribonucleic acid）is a molecule that encodes the genetic instructions used in the development and functioning of all known living organisms and many viruses. It's still a great challenge to synthesize functional polymers including DNA-like structure which comprises two helical chains and each coiled round the same axis. As a result, the major purpose of this proposal is to invent a novel DNA-like double strand polymer by ring opening metathesis polymerization (ROMP) of a biscyclobutene derivatives. The same double strand polymer will also be synthesized by the replication protocol in order to mimic the DNA's replication process. On the other hand, a series of chiral double strand polymers will be obtained to study their chiral properties by CD spectras. Then, different functional linkers will also be applied to this double strand structure to find out the differences of their photo physical properties. It can be seen clearly that, this proposal will not only make great improvement in the synthetic methods for DNA-like polymers, but also be useful for the discovery of new functional polymer materials.

DNA（脱氧核糖核酸）分子是染色体的主要组成成分，同时也是组成基因的材料，被称为"遗传微粒"。本项目拟采用环丁烯衍生物为骨架，二茂铁为连接基团，构建类似于DNA分子的双股高分子，并以多种测量手段鉴定和表征其双股的结构。之后，模拟DNA分子遗传信息的传递过程，在此双股高分子上实现自我复制。通过在二茂铁连接基团上引入手性取代基，可以研究手性基团的存在对于整个高分子微观结构的影响；同时将这一双股高分子的合成路线推广至多个不同的连接基团，以期实现聚合产物不同的功能性。本项目对于类DNA分子的全新双股高分子的设计与研究，不仅将为此类双股高分子的合成提供一种新的方法,实现人工合成高分子在仿DNA复制过程上的突破，而且在双股结构基础之上引入功能性连接基团的尝试,也将为新型高分子材料的研发提供新的思路。

DNA（脱氧核糖核酸）分子是染色体的重要组成成分，同时也是组成基因的材料，具有特殊的双螺旋结构以及精确的复制过程。人工合成类似于DNA的双股高分子可以更加清楚的了解遗传信息的构成和传递的途径，但是目前传统的方法难以实现该目标，因此以合成的方法构建类似于DNA结构的双股高分子仍是一项前所未有的挑战。本项目首先采用环丁烯衍生物为骨架，二茂铁为连接基团，利用开环复分解聚合反应成功制备出类似于DNA的双股高分子，并对其结构性能进行了表征和测试。之后，模拟DNA分子遗传信息的传递过程，实现了该双股高分子的自我复制。进一步通过在二茂铁连接基团上引入手性取代基，利用圆二色谱详细研究了手性基团的存在对于整个高分子微观结构的影响。同时，将这一双股高分子的合成路线推广至多个不同的连接基团，如卟啉、呋喃环/苯环寡聚物和冠醚等，成功制备出一系列双股高分子。在此基础上，深入研究了此类新型双股高分子基于连接基团的选择所表现出的独特性质，如手性二茂铁分子对于高分子微观结构的影响、卟啉和呋喃环/苯环寡聚物对高分子光电性能的影响、冠醚对高分子材料催化性能的影响等，为此类高分子的实际应用奠定了基础。本项目的研究内容及结果不仅为类DNA双股高分子的合成提供了一种新的方法，也实现了人工合成高分子在仿DNA复制过程上的突破，而且在双股结构基础之上引入不同功能性连接基团的策略，也为新型高分子材料的研发提供了新的思路。