综述：折叠体：设计原理、构建模块与应用
《Polymer Chemistry》：Foldamers: design principles, building blocks and applications
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时间：2026年07月08日
来源：Polymer Chemistry 3.9
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这篇综述文章探讨了折叠体（Foldamers），这是一类旨在模拟天然蛋白质结构和功能多样性的合成低聚物。研究人员首先定义折叠体（Foldamers）并概述其重要性，追溯该领域的历史发展，并突出塑造其进展的关键里程碑。文章考察了折叠体（Foldamers）的基本
这篇综述文章探讨了折叠体（Foldamers），这是一类旨在模拟天然蛋白质结构和功能多样性的合成低聚物。研究人员首先定义折叠体（Foldamers）并概述其重要性，追溯该领域的历史发展，并突出塑造其进展的关键里程碑。文章考察了折叠体（Foldamers）的基本设计原理，特别关注骨架构建模块（backbone building blocks）、稳定折叠结构的分子内和分子间相互作用，以及侧链官能团和立体化学的影响。还讨论了计算方法在预测折叠体（Foldamers）构象和动力学方面日益增长的贡献。本综述的核心部分致力于结构多样性，引导读者了解从亚苯基-乙炔基（phenylene–ethynylene）和芳基三唑（aryltriazole）系统到寡酰胺（oligoamides）、寡脲（oligoureas）、吲哚咔唑（indolocarbazoles）及其他显著骨架的折叠体（Foldamers）架构。这一结构之旅为应用调查奠定了基础，包括基于折叠体（Foldamers）的阴离子受体和转运体、阳离子传感器、生物分子识别胶囊，以及蛋白质复合物和表面识别系统。研究人员还重点介绍了基于折叠体（Foldamers）的刺激响应材料及其他新兴应用的发展。**1. 引言**折叠体（Foldamers）是一类开创性的合成聚合物，通过精确控制其单体序列和化学相互作用，被设计成具有明确三维结构。与由氨基酸组成并折叠成生物功能所必需的复杂结构的天然蛋白质不同，折叠体（Foldamers）由非生物构建模块（building blocks）构建，旨在模拟类似蛋白质的折叠行为。这些人工大分子为创建具有定制性质和功能的分子架构提供了前所未有的机会，弥合了传统小分子与生物大分子之间的差距。合成折叠体（Foldamers）的意义在于其有望革新药物发现、材料科学、纳米技术和生物技术等多个领域。折叠体（Foldamers）的概念可追溯到20世纪早期至中期。1937年，查尔斯·哈内斯（Charles Hanes）提出了α-麦芽淀粉酶的第一个假设“螺旋”模型。1951年，布兰森（Branson）及其同事提出了多肽的两种氢键螺旋构型。不久之后，沃森（Watson）和克里克（Crick）提出了脱氧核糖核酸（DNA）的双螺旋结构。这些发现导致了分子生物学的重大突破，并在60至80年代引发了氨基酸聚合物研究的热潮。高分子化学家也在合成聚合物中发现了这些结构。20世纪50年代，纳塔（Natta）和合作者首次认识到支化聚烯烃可以在其结晶区形成螺旋构象。1960年，皮诺（Pino）和洛伦齐（Lorenzi）在溶液中找到了这些结构的实验证据，随后其他人也报道了类似结果。其他合成聚合物如聚异氰化物（polyisocyanides）、聚氯醛（polychloral）、手性聚硅烷（chiral polysilanes）的螺旋构象也很快被报道。1992年，佩尔策克（Percec）和合作者报道了一种能够自组装成类似于烟草花叶病毒的盘状和柱状超分子结构的合成聚合物。1996年，格尔曼（Gellman）和合作者报道了一种β-肽低聚物，它折叠成与α-螺旋不同的螺旋结构，这扩展了折叠体（Foldamers）构建模块（building blocks）的范围，超越了天然氨基酸。格尔曼（Gellman）团队也是第一个使用术语“折叠体（Foldamers）”来描述具有折叠成可预测二级结构倾向的聚合物。与此同时，高分子化学家合成了可通过疏溶剂作用驱动形成螺旋结构的聚合物，如1995年哈南（Hanan）和合作者的寡亚芳基（oligoarylenes），以及1997年纳尔逊（Nelson）和合作者的寡(亚芳基乙炔基)（oligo(aryleneethynylene)s）。2001年，希尔（Hill）和合作者重新定义了折叠体（Foldamers），指在溶液中折叠成构象有序状态的低聚物，其结构由非相邻单体单元之间的非共价相互作用稳定。此后，两个研究流派分别聚焦于拟肽（peptidomimetic）/拟核苷（nucleotidomimetic）折叠体（Foldamers）和非生物（abiotic）折叠体（Foldamers）。类肽（Peptoids）自Zuckerman及其同事引入其通过亚单体固相合成的高效方法以来，一直被作为肽模拟物研究。类肽（Peptoids）是N-取代甘氨酸的低聚物，能够折叠成多种二级结构，并在金属结合、催化和医学中有应用。有专门的综述介绍类肽（Peptoids）及其作为药物、工具和传感器的潜力，以及类肽（Peptoids）作为抗菌剂的最新进展。然而，本综述将重点介绍非生物（abiotic）折叠体（Foldamers）。研究折叠体（Foldamers）的动机源于天然蛋白质和小分子在解决复杂的生物医学和材料科学挑战方面的固有局限性。尽管蛋白质具有卓越的特异性和功能性，但其合成和修饰通常复杂且劳动密集。另一方面，小分子设计和合成相对简单，但缺乏蛋白质的结构复杂性和多样性。折叠体（Foldamers）的意义在于其有潜力弥合小分子与生物大分子之间的差距，从而为设计具有定制性质和功能的分子架构提供独特机会。折叠体（Foldamers）提供了一个中间地带，结合了小分子的简单性与蛋白质的结构复杂性和功能性。通过合理设计折叠体（Foldamers）序列并调整其折叠性质，研究人员可以开发出多种分子架构，精确控制其形状、大小和表面性质。这为设计基于折叠体（Foldamers）的治疗药物、生物材料、分子传感器、分子机器以及具有定制性质和功能的材料开辟了令人兴奋的可能性。**2. 折叠体的设计原理**非生物（abiotic）折叠体（Foldamers）是一类引人入胜的合成分子，旨在折叠成定义明确的二级和三级结构，模拟天然蛋白质的结构多样性和功能多样性。与在溶液中采用无规卷曲构象的传统聚合物不同，折叠体（Foldamers）被设计成表现出由特定分子内和分子间相互作用驱动的预定折叠模式。这些相互作用控制折叠过程并稳定所需的三维结构。**2.1. 折叠体设计中的骨架构建模块**折叠体（Foldamers）的设计依赖于精心选择的构建模块（building blocks），这些模块控制折叠过程并稳定所需的构象。构建模块（building blocks）是指构成折叠体（Foldamers）骨架的重复单元，这些单元的具体排列导致所需的折叠结构。最常用的构建模块（building blocks）包括芳香环和环状结构，它们限制了折叠体（Foldamers）骨架的自由度。通过利用不同的芳烃取代模式，这些构建模块（building blocks）可以以多种方式连接，从而在聚合物骨架中引入特定的曲率角。例如，改变芳香族寡酰胺（oligoamide）单元连接方式可以形成具有不同空腔大小的螺旋。当间位二取代的构建模块（building blocks）相互连接时，螺旋的空腔大小为9 ?；然而，当该模块与对位二取代的构建模块（building blocks）交替时，空腔大小增加至30 ?。骨架刚性在决定折叠体（Foldamers）结构的折叠倾向和稳定性方面也起着关键作用，因此芳香环和环状结构是完美的骨架构建模块（building blocks）。**2.2. 分子内和分子间相互作用的构建模块**其他特定的构建模块（building blocks）用于连接这些芳香单元，以引入控制折叠途径和稳定性的分子内相互作用模式。这些相互作用包括氢键、疏溶剂相互作用、π–π堆积和金属配位。一些最常用的包括酰胺、三唑、脲和肼。例如，分子内氢键驱动的折叠体（Foldamers）的例子是寡邻氨基苯甲酰胺（oligoanthirilamide），其中分子内氢键稳定了螺旋构象并形成0.85 nm的空腔。Gong报道了有趣的寡酰胺（oligoamide）聚合物，由苯环通过仲酰胺基团连接而成。根据仅插入间位或间位/对位连接的重复单元，以及折叠体（Foldamers）的长度，它们可以形成由分子内氢键稳定的新月形、螺旋或大环。一个典型的由疏溶剂效应驱动折叠的例子是间位连接的苯撑乙炔低聚物（meta-phenylene ethynylene oligomers, m-PPE），其中π–π堆积稳定了螺旋结构。另一个有趣的螺旋结构是寡苯撑乙炔/苝双酰亚胺（perylene bisimide, PBI）由于π–π堆积形成的阶梯状聚集螺旋结构。**2.3. 侧链官能团和立体化学**侧链官能团通过决定分子间相互作用和空间约束来影响折叠体（Foldamers）的折叠行为。功能化的侧基，如极性基团、氢键供体和受体以及芳香残基，可以参与特定的相互作用来稳定折叠结构。此外，侧链的空间排列可以决定折叠体（Foldamers）的整体形状和表面性质，从而影响其与其他分子的相互作用。最常用的侧基是基于寡(乙二醇)通过醚、酯或酰胺键连接的基团。其他常见的侧基是通过醚键连接的叔丁基和异丁基。立体化学，特别是在手性折叠体（Foldamers）中，为折叠体（Foldamers）设计引入了额外的复杂性和多样性。通过控制单体单元的立体化学及其在折叠体（Foldamers）骨架内的空间排列，研究人员可以创建具有独特折叠性质和对映选择性识别能力的对映体纯结构。这种对分子手性的控制水平为设计具有增强立体选择性和生物活性的生物活性化合物、催化剂和材料开辟了新途径。有几种不同的方式可以将特定的立体化学引入折叠体（Foldamers）。以螺旋折叠体（Foldamers）为例，螺旋是手性结构，它们具有螺旋方向，因为沿中心轴顺时针（P-螺旋）或逆时针（M-螺旋）扭转。当使用非手性构建模块（building blocks）时，溶液中将存在P和M-螺旋的外消旋混合物。为了产生特定单手性的螺旋，有多种途径可用。构建模块（building blocks）本身可以是手性的，这仅允许螺旋沿特定方向扭转。将手性侧链连接到折叠体（Foldamers）骨架上也可以影响骨架的手性，产生单手螺旋。折叠体（Foldamers）也可以在一端用手性基团修饰，通过“士官与士兵”效应（sergeants and soldiers effect）诱导整个骨架具有特定手性。Davis和合作者最近报道，使用不同的端基提供了一种控制折叠体（Foldamers）螺旋螺距的方法。Ansari和Knipe最近撰写了一篇有趣的概念文章，探讨了在折叠体（Foldamers）形成中使用阻转异构键作为设计元素。这为设计折叠体（Foldamers）时打开了另一个控制维度，是一个有趣但尚未充分探索的设计工具，可以推进折叠体（Foldamers）的未来。**2.4. 预测折叠体结构和动力学的计算方法**折叠体（Foldamers）设计的关键挑战之一是从单体单元的一级序列预测折叠结构和稳定性。计算方法为折叠体（Foldamers）折叠的热力学和动力学提供了宝贵的见解，使研究人员能够识别驱动折叠过程的关键相互作用，并优化折叠体（Foldamers）序列以获得所需的结构基元和性质。在过去的三十年里，计算方法已成为预测折叠体（Foldamers）折叠行为和结构动力学的强大工具。早在1994年，Gellman和合作者就进行了模型研究，并筛选了一个β-肽折叠体（Foldamers）库，以识别有利于螺旋构象的骨架。模拟已用于预测哪些功能化的间位苯撑乙炔聚合物在不同溶剂中会采用螺旋构象，基于结构和能量考虑。分子建模技术，如分子动力学模拟、蒙特卡洛模拟和密度泛函理论（DFT）量子力学计算，使研究人员能够探索折叠体（Foldamers）的构象空间并识别能量有利的折叠途径。此外，计算方法通过指导合理设计策略和虚拟筛选候选序列，促进了具有定制性质和功能的新型折叠体（Foldamers）结构的设计。通过将实验数据与计算建模相结合，研究人员可以加速基于折叠体（Foldamers）的材料、治疗药物和分子器件的发现和优化，从而为分子工程和纳米技术的创新开启新机遇。**3. 探索折叠体架构及其构建模块的多样性**折叠体（Foldamers）是能够采用明确三维构象的合成聚合物，表现出显著的结构多样性和多功能性。通过调整其化学组成和骨架架构，折叠体（Foldamers）可以呈现多种形状和结构，具有独特的性质和潜在应用。在此，研究人员深入探讨了折叠体（Foldamers）的不同类别和形状，重点关注合成聚合物，并为每种类型提供了示例。**3.1. 形状与结构之旅**柱状架构通常由芳香环通过柔性链连接而成，使其能够堆叠。折叠通常由疏溶剂效应驱动，并由π–π堆积稳定。这类堆叠结构可以与重要的天然结构如G-四链体相比，后者在DNA机器中有有趣的应用。寡酰胺（oligoamide）结也被报道，其中延伸的链被认为在有利溶剂中通过预先编程的有利氢键模式打结。结结构基元之所以引人关注，是因为在自然界中，它们存在于来自植物的环肽（cyclotides）中，这些环肽在农业和作为药物设计骨架方面有应用。另一个有趣的架构是由Tomas和合作者报道的所谓“尾咬者”。一种合成寡酰胺（oligoamide）被编程在溶液中折叠，由氢键和芳香相互作用驱动，形成口袋状结构。多个研究小组报道了锯齿形或蛇形架构，这些结构通常由刚性芳香单元通过酰胺或胺官能团连接而成，以实现氢键导向的折叠并稳定折叠结构。Huc和合作者报道了一种基于交替的8-氨基-2-喹啉羧酸（Q）和2,6-吡啶二甲酸二甲酯（P）单体单元的非典型人字形螺旋架构。“P”重复单元的亚甲基单元将吡啶和酰胺单元设置为90°角，导致形成人字形螺旋结构。更常见的架构是新月形、大环、螺旋和β-折叠。螺旋折叠体（Foldamers）的特征在于单体单元沿螺旋轴重复排列，具有特定的骨架扭转角，由疏溶剂相互作用、分子内相互作用如氢键和π–π堆积驱动，自组装成明确的螺旋架构。β-折叠是折叠体（Foldamers），其两条低聚链通过刚性转折连接，彼此堆叠，通常由分子内π–π堆积稳定。天然蛋白质因其折叠模式而具有特定功能，α-螺旋和β-折叠片段是蛋白质中常见的折叠基序。β-折叠及其在各种生物过程中的相互作用使其成为研究和理解的重要基序，特别是在阿尔茨海默病等淀粉样蛋白相关疾病中，以及作为蛋白质识别基序。另一个新兴的研究领域是高级结构的开发，但报道的很少。**3.2. 基于苯撑乙炔的折叠体****3.2.1. 邻位苯撑乙炔折叠体（o-PE）**Jones和合作者首先研究了o-PE四聚体的折叠行为。合成了一系列含有富电子和缺电子苯撑环的o-PE，研究了π-富和π-贫体系的影响，得出结论：除了溶剂效应外，轻微的温度变化也能稳定折叠结构。Jones和合作者也是第一个使用1H NMR和NOESY光谱证明o-PEs中螺旋折叠行为证据的。随后，Slutsky及其同事开发了一种使用HMBC NMR光谱实验来分配这些o-PEs的芳香自旋系统的方法。最近的发展包括将荧光芘附着到o-PEs上，其作为基于圆偏振发光（CPL）的比例探针，以及由钉合o-PEs折叠体（Foldamers）螺旋形成的金属超分子配合物。**3.2.2. 间位苯撑乙炔折叠体（m-PPE）**早在1997年，Nelson和合作者就报道了一种具有芳香烃骨架的非生物低聚物，其结构特征允许形成具有大空腔的螺旋构象。间位苯撑乙炔低聚物上连接有三甘醇单甲醚侧链，使其在多种有机溶剂中具有溶解性。折叠行为由疏溶剂效应驱动，并且他们表明折叠对链长、溶剂质量和温度敏感。2002年，Kübel及其同事报道了m-PPEs的分子堆积和形态。当所有单体单元处于顺式构象时，形成螺旋；当所有单体单元处于反式构象时，形成带状结构。Moore团队通过将手性和棒状客体纳入螺旋空腔，扩展了他们对m-PPEs的研究，并表明该系统在分子识别方面具有潜力。到2004年，Stone合成了第一个水溶性m-PPE，通过在骨架上连接六(乙二醇)侧链。**3.3. 基于芳基三唑的折叠体****3.3.1. 间位连接的三唑基折叠体**自2007年Meudtner和合作者引入2,6-双(1-芳基-1,2,3-三唑-4-基)吡啶（BTPs）作为折叠体（Foldamers）的构建模块（building blocks）以来，关于BTPs的研究很多，因为它提供了一个高度功能化的扭结构建模块（building blocks）和扩展的配体骨架，可以通过“点击化学”轻松获得。这些折叠体（Foldamers）在质子化或金属配位时切换到顺-顺构象，这允许金属螯合和以BTPs为配体形成金属配合物。BTP构建模块（building blocks）被用于创建更高级的低聚物，这些低聚物偏好反-反构象，并且扭结的构建模块（building blocks）通过间位取代的苯撑枢纽连接。唯一允许的旋转发生在m-苯撑枢纽处的连接键周围，这导致折叠成螺旋构象，并通过由此产生的π–π堆积相互作用在焓上稳定。通过引入带有手性基团的侧链，可以控制极性溶剂中聚合物的螺旋性，并通过引入非手性卤离子实现螺旋反转。这项工作激发了基于1,2,3-三唑的类似折叠体（Foldamers）的发展。使用相同概念，芳基-三唑低聚物的研究变得流行，它们结合阴离子的能力是一个研究热点。Juwarker和合作者首次探索了芳基-三唑低聚物的电正性CH侧与富电子阴离子之间的分子间相互作用。研究表明，1,2,3-三唑CH???Cl?相互作用可以指导溶液和固态中的折叠。Juwarker和合作者随后通过1H NMR光谱滴定研究了这些低聚物与各种阴离子的结合亲和力。发现阴离子的有效离子半径是客体分子结合相互作用的主要决定因素。他们得出结论，溶剂效应显著，结合相互作用的强度直接取决于溶剂的供体能力。Wang和合作者设计了一系列能够在水中折叠成螺旋构象的阳离子寡(芳基-三唑)，并引入酰胺N–H基团作为氢键供体，构建阴离子受体寡(苯基-酰胺-三唑)。Shang及其同事报道了类似工作，其中引入了吡啶鎓基序用于阴离子结合。这种阴离子结合机制促使You及其合作者设计了一种基于三唑的低聚物，作为有机卤素的卤键受体。1,2,3-三唑部分由于其高偶极矩而成为优异的氢键供体。Jiang和合作者报道了基于异丁基-4-氟苯甲酸酯或异丁基-4-氯苯甲酸酯的低聚物中卤代芳基-三唑单元的引入及其折叠构象。对间位连接的芳基-三唑低聚物的研究不断发展，在过去十年中创造了许多有趣的折叠体（Foldamers）。Hua和合作者设计了一种基于三唑的低聚物，能够在乙腈水溶液中封装氯离子。折叠体（Foldamers）胶囊的疏水塌陷驱赶出溶剂，并为氢键提供了微环境。Wang和合作者开发了芳基-三唑低聚物的钌(III)配合物作为阴离子受体。Zhao和合作者随后合成了一种带有乙炔间隔基的基于三唑的低聚物，以结合各种形状的阴离子，包括卤化物和含氧阴离子。Yang和合作者用萘酰亚胺荧光基团修饰了一种芳基-三唑折叠体（Foldamers），使得能够通过荧光光谱监测增强的阴离子诱导折叠。Borissov和合作者设计了有趣的中性碘三唑折叠体（Foldamers）作为四齿卤键阴离子受体，其与氢键类似物相比具有增强的阴离子亲和力，并且对碘离子比轻质卤化物具有更高的选择性。此后，Borissov和合作者提出了一种新颖的方法，通过使用电荷中性的σ-hole卤素和硫属键合无环主体在水中识别阴离子。将卤素和硫属键供体原子整合到含有亲水官能团的折叠体（Foldamers）结构中，利用了聚合物的固有疏水性。在水中形成了2:1的主客体化学计量复合物，阴离子被包裹，由多齿、汇聚的σ-hole供体稳定。Bunchuay和合作者最近的工作包括合成一种电荷中性的卤键四齿碘三唑大环用于阴离子识别。该大环由一个用于增溶的三酯基团、一个作为阴离子结合位点的二齿碘三唑和一个芳香族亚二甲苯基/萘基间隔单元组成。Liu和合作者还提出了一种受溶剂排除原理启发的、能够封装阴离子的折叠体（Foldamers）。他们设计了序列定义的芳基-三唑折叠体（Foldamers），在其螺旋折叠状态下，预组织用于1:1的阴离子络合。**3.3.2. 对位连接的芳基-三唑折叠体**Pfukwa首次提出，在聚(芳基-三唑)（P(p-AT)s）中使用对位芳基二取代可能导致螺旋构象，前提是三唑部分的1,4-二取代将在聚合物中诱导足够的曲率。这种取代模式将导致比之前研究的间位连接系统具有更大空腔的螺旋结构，并有可能封装更大的分子。全顺式P(p-AT)的分子模型预测了空腔为30.6 ?的螺旋。P(p-AT)s上连接了三(乙二醇)单甲醚侧链，以赋予溶解性、稳定性和手性。折叠由疏溶剂效应驱动，通过向DMF（良溶剂）中加入水（不良溶剂）来实现。折叠通过紫外-可见光谱和圆二色谱（CD）光谱进行跟踪。随着水含量从0%增加到13%，聚合物开始折叠，形成松散的弹簧螺旋，而在更高的水含量下，螺旋开始收紧并形成稳定的螺旋。当水含量超过28%时，螺旋开始堆叠并形成纳米管，最终聚集成束。Pfukwa和合作者还表明，该折叠体（Foldamers）能够封装聚(γ-苄基-L-谷氨酸酯)（PBLG），选择PBLG是为了模拟单链RNA。最近，Carter和合作者还展示了如何使用线性二色性（LD）作为工具来跟踪这些P(p-AT)s在溶液中的高阶组装。**3.4. 基于寡酰胺的折叠体****3.4.1. 芳香族寡酰胺折叠体**基于芳香族寡酰胺（oligoamide）的折叠体（Foldamers）表现出由分子内氢键稳定的螺旋二级结构。这些折叠体（Foldamers）可以采取具有不同螺距和手性的螺旋构象，为设计仿生材料和分子识别元件提供了一个多功能平台。Zhang和合作者开发了一种芳香族寡酰胺（oligoamide），其中他们将酰胺氢键替换为酸不稳定的2,4-二甲氧基苄基（DMB）基团。去除DMB基团后，聚合物折叠成多圈螺旋。Bao和合作者报道了一种有趣的超分子胶囊，其空腔中可以结合1,10-癸二醇。这种精心设计的芳香族酰胺折叠体（Foldamers）允许编码三个层次的信息，包括空腔大小、对客体的识别以及采用单螺旋或双螺旋结构的能力。Singleton和合作者开发了一种通过链插入来增大空腔尺寸的方法。Tsiamantas及其同事设计了一种基于芳香族寡酰胺（oligoamide）的大环，其中两个螺旋通过二硫键桥进行分子间连接。他们表明，螺旋-螺旋手性通过二硫键桥连接的侧链进行远程通讯，并且对于特定的侧链长度具有特异性。Zhao和合作者通过计算方法研究了一系列芳香族寡酰胺（oligoamide）折叠体（Foldamers）的折叠和自缔合机制。结果表明，单螺旋的形成由π–π相互作用驱动，并且两个单螺旋基序的聚集在能量上是有利的。自发自组装被认为是通过“解旋-穿线-重旋”机制进行的。Zhao和他的同事还研究了芳香族寡酰胺（oligoamide），以及低聚物长度、溶剂和温度对这些低聚物自缔合的影响。他们报告说，π–π堆积相互作用强度随低聚物长度非线性增加。与典型的芳香堆积相反，发现这些低聚物的堆积在低极性溶剂中增强，在极性溶剂中减弱，并且对温度变化敏感。最近，Yu和合作者表明，当芳香族寡酰胺（oligoamide）通过二硫键连接时，可以形成螺旋-转折-螺旋三聚体，并且在还原该键后，会形成反平行双螺旋。在两种螺旋形式中，也有可能与二酸形成不同的主客体复合物。这些芳香族寡酰胺（oligoamide）折叠体（Foldamers）通常通过缩合逐步增长型聚合反应合成，这使分子量控制具有挑战性。最近，Pal和合作者开发了一种使用磷基试剂的活性聚合方法，能够获得高分子量和窄摩尔质量分散度，为这些折叠体（Foldamers）在工业中的应用开辟了更多机会。**3.4.2. 喹啉衍生的寡酰胺折叠体**另一个被广泛研究的寡酰胺（oligoamide）折叠体（Foldamers）基团是基于喹啉的。Dolain和合作者对喹啉衍生的寡酰胺（oligoamide）折叠体（Foldamers）的螺旋手性以及空间效应在溶液和固态中的作用进行了全面研究。这些折叠体（Foldamers）在喹啉衍生的寡酰胺（oligoamide）末端连接了特定的手性基团以诱导手性。在分配了立体中心的R或S手性后，观察到R手性通常导致右手螺旋，S手性导致左手螺旋。立体中心的构象通常倾向于将其最大的基团指向远离螺旋，第二大基团与螺旋对齐，最小的基团指向螺旋。Wolffs参与了一个研究小组，研究了电子给体-受体对中的光诱导过程以及螺旋桥长度和发色团位置如何影响该过程。研究了在一端用寡(对苯撑乙烯)功能化、另一端用苝双酰亚胺发色团功能化的喹啉衍生折叠体（Foldamers）。他们得出结论，折叠体（Foldamers）桥通过超交换机制介导了从给体到受体的电荷转移，并且电荷分离速率常数的对数与发色团之间的距离之间存在线性趋势。Dawson和合作者设计了一系列水溶性喹啉衍生折叠体（Foldamers），能够在水溶液中保持其手性。他们通过高效液相色谱（HPLC）分离了含有无手性诱导的手性部分的折叠体（Foldamers）的P和M螺旋，并通过在喹啉单体的8位引入手性部分，确定了具有单手性的折叠体（Foldamers）。Zheng和合作者发表了一项关于在喹啉衍生折叠体（Foldamers）的N-或C-末端连接吡啶基部分后诱导螺旋性的研究。该工作得出结论，当手性吡啶酸连接在N-末端时，获得绝对手性诱导，而当连接在C-末端时，获得不完全手性诱导。Zheng和合作者还观察到，当S-或R-对映体的噁唑啉苯胺连接到喹啉衍生折叠体（Foldamers）的末端时，产生了单手折叠体（Foldamers）。这些喹啉衍生折叠体（Foldamers）在多种医学应用中具有潜力，但到目前为止，其普遍使用由于所需单体的有限获取和低聚物合成的困难而受到很大限制。最近，Zwillinger和合作者开发了一种自动化固相合成方法，该方法可以生产20个单元的低聚物，并可能在喹啉环的4、5和6位进行多样化的侧链修饰。Xu及其同事也开发了一种简单的缩合合成策略，用于制备交替的吡啶和喹啉螺旋折叠体（Foldamers），聚合物长度可达128个单元。**3.5. 基于寡脲的折叠体**Hamilton和Rodriguez受α-螺旋启发，开发了苯甲酰脲低聚物。他们首次证明了苯甲酰脲衍生物具有水相容性，并且可以作为α-螺旋模拟物。此后，对低聚芳香族/脂肪族N,N-连接脲低聚物的兴趣激增，因为脲连接具有理想的折叠特征，包括其刚性、平面性、极性和氢键能力。这些拟肽寡脲具有在溶液中折叠成螺旋构象的倾向，并且可以与生物靶标相互作用。2,5-螺旋由分子内三中心氢键稳定，形成12元和14元氢键假环。Gan和合作者设计了基于寡脲的螺旋分子带，可以缓慢缠绕在棒状客体周围，在分子机器方面具有潜力。此后不久，Wu和合作者开发了一种能够与氯离子配位的寡脲折叠体（Foldamers）。Wechsel和合作者报道了第一个基于内消旋环己烷-1,2-二胺的寡脲。可以通过对映拓扑端基的选择性保护或与手性羧酸根阴离子的配位来诱导优先的螺旋方向。Wechsel随后表明，这些内消旋螺旋以及与手性阴离子客体的分子间缔合可能导致其优先构象的反转。反转是由强分子间氢键引起的，这导致分子内氢键网络的重组。Gupta和合作者研究了寡脲折叠体（Foldamers）N-末端N-甲基化后的折叠行为，并得出结论，甲基化的寡脲具有与未甲基化寡脲相似的螺旋结构。最近，Pendem和合作者通过用4,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯桥接脂肪族寡脲螺旋，设计了明确定义的平行螺旋发夹基序。**3.6. 基于吲哚咔唑的折叠体**Chang和合作者首次报道了一种基于低聚吲哚的折叠体（Foldamers），它通过与氯离子相互作用采取螺旋构象，形成由氢键稳定的螺旋。Suk和Jeong随后报道了一种水溶性吲哚咔唑基折叠体（Foldamers），并描述了其在水溶液中结合卤化物的能力，顺序为Cl? > F? > Br?，由于竞争性溶剂化，这与有机溶剂中的顺序不同。Masu和合作者使用亚氨基二羰基连接体制备了一种折叠体（Foldamers），将一个蒽部分夹在两个萘部分之间。通过X射线分析确认了S形折叠结构，并得出结论，折叠体（Foldamers）5a和5b形成非手性单晶，而5形成手性晶体，并且可以容易地实现分子内[4 + 4]光环加成。Jeong团队后来报道，吲哚咔唑折叠体（Foldamers）的螺旋性可以通过与手性有机阴离子的相互作用来控制。Jeon和合作者还创建了一系列吲哚咔唑-吡啶（IP）折叠体（Foldamers）。螺旋折叠由偶极相互作用诱导，并由重复单元的π–π堆积稳定。Kim和合作者进一步研究了通过在不同溶剂中用其他芳香单体改变中心吡啶来调节螺旋稳定性。Lee和合作者随后表明，IP折叠体（Foldamers）能够在空腔中容纳多达4个碘离子。**3.7. 低聚胆酸盐**在2005年至
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