我们常见的一些生物大分子，比如DNA、蛋白质微管、烟草花叶病毒的壳蛋白等都含有高级螺旋结构，这种复杂的多级结构不仅赋予了这些大分子特定的功能，还可以在其中存储特定的“信息”。近二十年来，化学家们对这种折叠现象越来越感兴趣，并且企图合成具有特定结构的非天然寡聚体来探索生物体内的生命过程。于是，一个存在于物理化学、有机化学、化学生物学及超分子化学交叉点上的新研究领域随之诞生：折叠体（Foldamer）化学。在这二十年里，基于各种驱动力如氢键、疏水剂作用、供体-受体作用、配体作用及自由基相互作用的折叠体被开发出来，不仅如此，科学家们还通过各种外界刺激调控折叠体的折叠过程，并将其应用于纳米技术、分子机器、记忆存储材料及跨膜运输等领域。更重要的是，折叠体已经在反应催化、抗菌抗病毒研究及生物大分子功能调控方面显示出良好的应用前景。
图1. 低聚折叠体的组成、结构及不同的构型
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
近日，法国波尔多第一大学Yann Ferrand博士联手德国慕尼黑大学Ivan Huc教授报道了一种芳香族低聚折叠体（图1c）。他们发现，当1,8-二氮杂蒽掺入到芳香族低聚体中形成折叠体后，由于π-π堆积作用，它们会偏向于形成平行的堆叠结构（图1b）。蒽在光照下会发生[4+4]环加成反应，因此作者推断这种折叠体也可以通过光照进行构象的转变，并通过核磁、单晶衍射、分子模拟等手段证实了这种转变的存在。该成果以“Light-Controlled Conformational Switch of an Aromatic Oligoamide Foldamer”为题发表于《德国应用化学》（DOI: 10.1002/anie.201902378）。
芳香族低聚折叠体3的组成较为简单，主要分为中心链接部分、光响应结构部分及聚合物部分。其中，中心链接部分是由1,3-二氨基-4,6-二硝基苯的衍生物构成（图1d, T），光响应部分是由1,8-二氮杂蒽的衍生物构成（图1d, AH），聚合物部分则是由三种芳香族化合物缩合而成（图1d, QPN），这三部分通过酰胺缩合反应便得到了具有光响应性的芳香族低聚折叠体3。
由于3的结构复杂，作者首先利用结构类似但没有低聚物的1（图1e）进行初步测试，核磁结果表明，在320-390 nm范围的光照下，化合物1基本上可以在20分钟内完全转变成了环加成产物2 （图2 左）。而跟蒽单体的反应类似，环加成反应产物2在加热的条件下也可以反向转化成1（图2 右），但跟蒽不同的是，通过光照并不能得到同样的效果。
图2. 1和2的构型转换核磁图
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
在确定了折叠体前体能够进行光反应后，作者便计划对3的光响应性进行类似的研究，但是在这之前作者发现3在溶液中存在多种构象，并通过单晶衍射证实了这些构象的存在（图3a）。作者通过对单晶结构及分子模拟结果的分析发现，不论是哪种构型，两个蒽结构都处于平行状态，但是存在一定的偏移，因此并不是理想的环加成反应所需的空间构型。尽管如此，3经光照后仍然会使得其发生环加成反应，产物为4（图3c），但是反应要经过4小时才能完成。
图3. a）折叠体3不同构型间的转换；b）折叠体3在不同光照时间下的核磁图谱；c）光加成产物4的晶体结构
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
全文作者：Bappaditya Gole, Brice Kauffmann, Victor Maurizot, Ivan Huc, and Yann Ferrand。
