基于氧杂螺环的微手性分子的设计、合成及性能研究

The conception of microchiral molecule which exists between classical chiral and nonchiral molecule was first suggested and explored on origins of molecular chirality. A series of novel microchiral molecules with axial chirality based on oxo-spiranes will be designed and synthesized. The structure-activity relationship between microchiral molecular structure and chirality will be studied by chiral HPLC, X-ray single crystal diffraction and VT-NMR techniques, respectively. Using methylene as a probe, a NMR experimental model will be developed to directly monitor the variety of microchiral molecule. The resolution and self-resolution for microchiral molecules will be performed and tuned by temperature and solvent under different experimental conditions. This research will initiate a new field of microchiral molecules, and enrich the theory and experiments about origins of molecular chirality.

在理论上首次提出微手性分子概念，即在经典的手性分子和非手性分子之间存在微手性分子，探索用微手性分子理论解释手性分子的起源。设计并合成一系列新颖的基于氧杂螺环骨架的的含轴手性的微手性分子。通过手性HPLC、X-单晶衍射和变温NMR等技术深入研究微手性分子的结构与分子手性性能之间的构效关系，创建可用亚甲基“探针技术”直接观察微手性分子变化的NMR实验模型。在不同环境下利用温度或溶剂调控进行微手性分子的拆分和自我拆分，丰富轴手性分子源。努力开创微手性分子研究新领域，为进一步探究分子手性的起源提供新的理论和实验基础。

首次提出了微手性分子新概念，即在经典的手性分子和非手性分子之间存在微手性分子，通过系统研究具有不同相似取代基氧杂螺环化合物的结构特征，揭示了基团相似度与分子手性之间的构效关系，建立了可定量化观测手性转化过程的实验模型；合成了一系列带有功能基团的轴手性氧杂螺环化合物，并实现手性拆分，开发了新型、经济的轴手性分子源；制备了一系列功能化氧杂螺环掺杂高分子聚合物，揭示了其降解行为和条件；设计开发了氧杂螺环骨架桥连的双脲基嘧啶酮（UPy），利用四重氢键形成超分子聚合物后进一步形成了有机凝胶；以氧杂螺环作为桥连基团，设计合成出基于氧杂螺环-Schiff碱衍生物的锌离子荧光探针，并成功将其应用于肺癌细胞A549的荧光染色。本研究为微手性分子研究及其在材料和生物医药领域的应用提供了科学依据和参考。. 拓展研究：完成了一系列二苯并[b, f][1, 5]二氮杂环辛四烯及其二芳基四氢化吲哚并[3,2-b]吲哚和多取代Tröger’s Base衍生物的制备及手性拆分；实现了无溶剂条件下二芳基四氢化双吲哚高效催化不对称Mannich反应（Up to 88% yield, 99:1 dr）和水相中多取代Tröger’s Base类似物高效催化不对称Mannich反应（Up to 92% yield, 99:1 dr）。