
【化】 chiral polymer
a bunch of fives; a person doing a certain job; fist; hand; handy; hold; manus
mauley; pud
【醫】 cheir-; cheiro-; chir-; chiro-; hand; main; manus
high polymer; macromolecule
【化】 macromolecule; polymer
手性高分子(Chiral Polymer)是指分子結構具有手性特征的高分子化合物。在化學中,“手性”(Chirality)描述的是物體與其鏡像不能完全重合的特性,如同人的左右手關系。手性高分子因其獨特的空間構型和光學活性,在材料科學、生物醫藥及先進技術領域具有重要價值。
手性(Chirality)
指分子缺乏對稱面或對稱中心,存在互為鏡像但不能重疊的兩種構型(對映體)。例如,DNA雙螺旋、蛋白質α-螺旋均依賴手性結構維持生物功能。
英文對照:Chiral(形容詞)/ Chirality(名詞)。
高分子(Polymer)
由重複單元(單體)通過共價鍵連接而成的大分子鍊。
英文對照:Polymer / Macromolecule。
手性高分子
高分子鍊中引入手性中心(如手性單體單元)或形成螺旋構象(如螺旋聚炔烴),導緻整體結構具有光學活性(旋光性)。
英文對照:Chiral Polymer / Optically Active Polymer。
光學活性
對偏振光的左旋/右旋選擇性(比旋光度),用于手性識别與分離(如色譜填料)。
示例:聚乳酸(PLA)的L-構型可生物降解,D-構型則難降解。
螺旋構象穩定性
動态螺旋結構可通過溶劑、溫度調控,應用于智能響應材料(如傳感器)。
生物相容性與靶向性
手性藥物載體(如聚氨基酸)可精準識别生物受體,提升藥效并降低毒性。
類型 | 代表高分子 | 應用領域 |
---|---|---|
天然手性高分子 | 纖維素、蛋白質 | 生物材料、組織工程 |
合成手性高分子 | 聚乳酸(PLA)、聚環氧丙烷 | 可降解塑料、藥物緩釋 |
螺旋聚炔烴 | 聚苯乙炔衍生物 | 圓偏振光發光器件 |
手性高分子的數學描述常涉及螺旋參數:
$$ Delta varepsilon = frac{4pi}{lambda} (n_L - n_R) $$
其中 $Delta varepsilon$ 為圓二色性(CD)信號強度,$n_L$、$n_R$ 分别代表左右旋圓偏振光的折射率差。
手性高分子是指在高分子結構中存在不同層級手性特征的材料,其核心在于手性信息的多層級傳遞與放大。以下是具體解釋:
分子手性(第一層級)
源自高分子鍊中單體單元的不對稱原子或連接方式,例如含有手性碳的氨基酸單體。這類結構在化學合成中可能形成L型或D型異構體,兩者互為鏡像且物理化學性質相同,但光學活性相反(如旋光方向不同)。
構象手性(第二層級)
手性中心的存在促使高分子鍊形成螺旋等特定構象。例如,DNA的雙螺旋結構即由手性糖單元驅動形成穩定的右旋構象。
聚集态手性(第三層級)
在介觀或宏觀尺度上,高分子通過自組裝形成手性有序結構(如螺旋相、層狀相)。這類結構常見于嵌段共聚物的本體自組裝體系,手性信息通過分子間作用力傳遞至更大尺度。
手性高分子通過“手性傳遞”将分子層級的不對稱性逐級放大至宏觀性能。例如:
手性高分子在生物醫學(如藥物載體)、光學器件(如圓偏振光材料)和智能材料(如手性傳感器)中具有重要價值。其多層級手性設計為調控材料性能提供了新思路。
如需進一步了解具體案例,可參考相關研究文獻或權威資料。
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