核苷酸因其生物适用性、配位多样性以及手性等特点，而在生物科学、化学以及材料科学领域受到广泛关注。在国家基金委的资助下，化学学院李晖教授对核苷酸配位化学开展了深入研究，取得系列研究成果。

已知生物体的蛋白质中氨基酸都是L型，而承担遗传信息复制的基本单元-核苷酸都是D型，这种现象叫做生命分子的对称性破缺。为什么会存在这种破缺呢？生物分子的对称性破缺对其构筑的次级结构（如蛋白质、核酸等）有怎样的影响呢？这是生命科学中的长期未解之谜。从配位化学和超分子化学的角度探究生物分子及其金属配合物的手性组装、手性传递以及手性诱导为这一问题的进一步揭示提供了新的思路且具有重要意义。

然而，目前有关核苷酸的配位化学和超分子化学的研究在国际和国内领域都没有得到很好的发展，制约这一领域发展的瓶颈之一是这类金属配合物制备受很多因素的影响或控制以及它们的分子结构和晶体结构的缺乏。李晖教授课题组系统地研究了核苷酸的配位活性规律、核苷酸配合物的可控合成和超分子组装规律，并重点研究了核苷酸配合物及超分子组装体的手性问题^[1]。通过合成条件（金属离子、辅助配体、pH、溶剂、温度等）的调控，能够可控地得到基于核苷酸的单核或多核配合物、一维或二维聚合物、超分子组装体甚至纳米材料等。此外，核苷酸配体的固有手性可通过手性传递、手性组装以及手性诱导等方式构筑不同的层次的手性结构或产生新的手性源，并依据晶体结构的分析将这些手性问题或现象通过液态、固态圆二色谱（CD）分析手段得以有效地解释和证明。在此基础上，首次提出了拓展轴手性（Extended Axial Chirality）的概念^[2]，创新性地发展了有机化学中的轴手性的概念。同样在晶体结构分析的基础上，该课题组对核苷酸配合物的功能性质，如基于pH响应的荧光开关、非线性光学性质^[3]等进行了初步探究，这些成果对核苷酸功能材料的研究具有重要的意义。 
 

图1.基于核苷酸配体的配合物、超分子及纳米材料的结构类型及应用领域^[1]。

图2. Extended Axial Chirality的示意图及固态圆二色谱图^[2]。


图3.pH对核苷酸配合物的结构调控及其荧光响应性^[3]。

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1.        P. Zhou, R. Shi, J. F. Yao, C. F. Sheng, H. Li^*. Supramolecular Self-assembly of Nucleotide–metal Coordination Complexes: from Simple Molecules to Nanomaterials. Coord. Chem. Rev., 2015, 292, 107.

2.        P. Zhou, J. F. Yao, C. F. Sheng, H. Li^*. A Continuing Tale of Chirality: Metal Coordination Extended Axial Chirality of 4, 4’-Bipy to 1D Infinite Chain under Cooperation of Nucleotides Ligand. CrystEngComm., 2013, 15, 8430.

3.        P. Zhou, C. Wang, Q.-M. Qiu, J.-F. Yao, C.-F. Sheng, H. Li. Controllable synthesis for Nucleotides Complex based on pH Control: Small-molecule Fluorescent Probe as Auxiliary Ligand to Indicate the Pre-organization of Nucleotide Complex in Solution. Dalton Trans. 2015, 44, 17810–17818.