通过圆偏光二向色性谱等方法研究天然高分子壳聚糖衍生物胆甾液晶中分子构型、链螺旋构象和层片螺旋结构三个层次上的手性、手性符号的变换及手性在不同层次间的传递。揭示生物大分子胆甾液晶相形成的动力和过程,特别是阐明链螺旋构象与胆甾相之间的关系。用"氘代+红外"和稀土铕配合物荧光光谱等技术探讨分子内和分子间氢键对手性符号变换和手性传递所起的作用。通过系统研究浓度、温度、溶剂性质、取代度、取代基极性、取代基大小等因素对甲壳素类胆甾液晶的手性、手性符号变换和手性传递的影响,得到规律性结果,实现衍生物的手性设计使螺旋方向可控。通过这些工作取得在国际上该领域研究的先进地位。
通过分子设计,制备具有胆甾液晶相的多个系列的侧基带芳环的壳聚糖衍生物,包括苯氨甲酰化壳聚糖、苄基化壳聚糖、萘甲酰化壳聚糖、萘氨甲酰化壳聚糖、邻苯二甲酰化壳聚糖、对甲苯氨甲酰化壳聚糖、苯甲酰化壳聚糖和肉桂酰化壳聚糖等。这些芳基壳聚糖衍生物在有机溶剂中的溶解性得到很大的改善,可溶于不少有机溶剂,从而便于CD等测定。上述衍生物的浓溶液均首次报道呈溶致胆甾液晶相。提出了用CD谱测定胆甾液晶相的临界浓度的新方法。通过CD谱等方法研究这些体系中分子构型、链螺旋构象和胆甾层片螺旋结构三个层次上的手性。考察手性符号的变换及手性在不同层次间的传递。观察到浓度、溶剂性质和取代基大小的改变会引起螺旋构象反转,但未观测到温度引起反转。在邻苯二甲酰化壳聚糖的DMF、DMAc、DMSO和吡啶4种溶液溶致胆甾液晶体系观察到手性在链构象和胆甾液晶层片这两个层次间发生传递。随着浓度的增加,手性的反转由胆甾液晶层片传到链构象。前者引起的400nm~700nm宽峰在较低浓度时翻转,但分子链螺旋构象相应的330nm的锐峰在较高浓度时才翻转。而低分子量壳聚糖苯氨甲酸酯/DMF液晶体系则发生相反方向的传递。