武汉纺织大学王栋教授Angew. Chem. ：由金属离子配位调控的3-氨基苯酚-甲醛树脂纳米管的手性反转

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手性是自然界的基本属性，小到DNA、蛋白质分子，大到贝壳、宇宙天体等都存在手性现象。手性起源现象一直是一个世界未解之谜，研究手性反转和构型转换现象对我们认识手性和生命起源有重要的作用。目前报道的研究主要集中于超分子软凝胶或硅基材料手性特征的调控，但这些材料难以应用于需要高机械性能，高电导率和快速传热的领域，而碳基聚合物纳米材料提供了一个良好的选择。然而在不改变对映体模板固有手性的情况下，动态调节高度交联的碳基聚合物纳米材料的微观结构和手性特征仍具有一定的挑战。

近日，武汉纺织大学的王栋教授团队通过金属离子配位介导的超分子模板法实现宏观手性和光学活性可控的聚合物纳米材料的合成，进一步碳化可得到构型保持的碳质纳米材料。

以L-PhgC₁₆手性小分子的自组装体为模板，加入3-氨基苯酚（3-AP）和甲醛后，经过缩聚和除模板可以得到左手螺旋的3-氨基苯酚-甲醛树脂纳米管（LAPF）。研究发现，当加入不同的金属离子与L-PhgC₁₆共组装时可以得到不同纳米结构的3-氨基苯酚-甲醛树脂。特别是当引入金属离子（Mn²⁺/Co²⁺/Ni²⁺）后，形成的酚醛树脂的宏观手性结构和光学活性与未加金属离子时相反。

同时，该工作对手性反转的机理进行了研究。以L-PhgC₁₆和Mn²⁺为例，在未加入金属离子时，L-PhgC₁₆与3-AP通过氢键和静电作用共组装成左手扭曲的纳米带，加入甲醛后，酚醛树脂低聚物吸附在纳米带的表面和边缘，进一步的缩聚和热固化以及除去超分子模板可以得到左手螺旋3-氨基苯酚-甲醛树脂纳米管，进一步碳化得到构型保持的左手螺旋的碳质纳米管。研究发现当加入Mn²⁺后，L-PhgC₁₆、3-AP和Mn²⁺之间则变成以配位键为主导的自组装模式，形成了右手扭曲的超分子纳米带，进一步加入甲醛与碳化则得到宏观手性相反的右手螺旋3-氨基苯酚-甲醛树脂纳米管和相应的右手螺旋碳质纳米管。

值得一提的是，该金属离子配位介导的超分子模板法同样适用于某些含有胺基的聚合物体系，如聚间苯二胺-甲醛树脂、聚苯胺和聚吡咯等。在没有金属离子的条件下所得产物为非螺旋结构，加入金属离子后可以得到螺旋结构。这些材料在手性传感，微波吸收，手性诱导和手性分离等领域具有广泛应用前景。

原文链接
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202013790

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