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在自然界中，各种生物大分子在空间上都具有稳定的折叠结构，这些结构在生物体内表达了不同的生理功能。例如蛋白质的螺旋、折叠、转角结构；核酸的双螺旋、三螺旋、四螺旋、发夹结构；以及碳水化合物(如淀粉)的螺旋结构。近年来，由于人们对模拟生物大分子空间结构表现出极大的兴趣，折叠体的研究已成为当前超分子化学领域中一个十分吸引人的研究热点。一方面，折叠体在模拟生物大分子的空间结构方面扮演着十分重要的角色，可望为人工合成(类)蛋白质提供理论基础和科学依据。另一方面，折叠体通过自组装形成具有纳米级空腔的螺旋结构，甚至可以自组装成为新型有机螺旋纳米管。它们在分子识别、离子通道、分子催化和纳米反应器等方面有着潜在的应用前景。本论文以邻菲咯啉二酰胺为基本单元，设计合成了系列芳酰胺折叠体，在模拟蛋白质的二级、超二级结构，构筑酸碱可控的分子开关以及蒽醌的选择性还原反应方面展开了研究，具体研究内容如下：
1.螺旋-转角-螺旋(Helix-Turn-Helix，HTH)是最早在原核基因的激活蛋白和阻遏蛋白中发现的调控蛋白，它是由一条氨基酸短链将两个螺旋连结在一起的最简单的超二级结构。近期研究发现，HTH结构式样在原核生物中广泛存在，在结构及与DNA特异结合调节基因表现方面都具有重要地位。但迄今为止，人工构筑HTH结构的例子却鲜有报道。作者以邻菲咯啉二酰胺寡聚体来构筑螺旋结构，联萘二胺作为连接转角构筑了第一例芳酰胺型人工模拟的螺旋-转角-螺旋超二级结构。并且运用UVvis光谱，NMR谱，CD光谱和X-ray单晶衍射技术证实了这种HTH超二级结构的正确性和稳定性。实验结果证实分步合成策略的有效性，此种策略可以广泛地应用于合成各种具有特定空间结构的非生物折叠体，从而更好地模拟蛋白质的空间结构，进而实现功能的模拟。
2.通过折叠/打开运动使分子构型由螺旋结构到无规卷曲转化是生物大分子的一个重要自然现象，但是这种现象在人工合成体系中却不多见。基于邻菲咯啉二酰胺，作者合成了一系列端基与手性(R)-(α)-苯乙胺相连的螺旋寡聚体。在端基诱导下，寡聚体呈左手螺旋结构。同时作者发现该螺旋折叠体具有酸碱可控的开关性质。在酸的作用下，菲咯啉上的两个N原子只有一个可以发生质子化，这使原有稳定螺旋结构构象的氢键遭到破坏，相邻的酰胺键发生翻转。从而整个分子由螺旋结构向无规卷曲发生转化。在体系中加入适量的碱，又可以使寡聚体的构型恢复到原来的螺旋结构。上述研究发现不仅为构筑具有单一手性螺旋结构的寡聚体提供了一条方便有效的途径，同时也为构筑分子机器奠定了基础。
3.近年来，人们对蛋白质的折叠和稳定性产生了强烈的研究兴趣。作者通过X-射线单晶衍射技术、变温1H NMR、变温CD光谱以及理论计算等方法详细研究了邻菲咯啉二酰胺寡聚体中特有的二级螺旋结构与超二级螺旋-转角结构转化问题。进过研究证实溶剂效应，氢键以及π—π堆积作用在稳定邻菲咯啉芳酰胺折叠体的二级、超二级结构中起到了重要的作用。进一步，作者通过在体系中引入F...H-N氢键来限制邻苯二胺上CONH-aryl键的转动，构筑了结构更为稳定的螺旋型寡聚体4-6，4-7。研究结果在一定程度上模拟了蛋白质的“结构二元性”，同时也为进一步构筑具有局部环境响应放大功能的功能材料奠定了基础。
4.折叠体是在溶液中呈现有序构象的寡聚体，这些有序构象所提供的空间环境不仅可以模拟生物大分子的催化活性空腔；还可以将一些活性基团保护起来，阻止反应的发生。基于邻菲咯啉芳酰胺型螺旋折叠体，作者实现了第一例以螺旋结构诱导的葸醌的选择性还原反应研究。由于螺旋结构形成的空间位阻原因，与模型反应相反，还原反应发生在螺旋空腔外部的羰基。这不仅模拟了生物大分子酶催化过程中的保护现象，同时还给构筑新型螺旋折叠体提供了方便的方法。
5.作者通过在两个邻菲咯啉芳酰胺螺旋折叠体之间插入二氨基葸醌作为连接单元，设计合成了两组新型人工模拟的芳酰胺型折叠体。并且通过UV/Vis光谱、磁谱图和X-射线单晶衍射实验证明了它们在溶液中以及固态下呈超二级结构。构象研究表明中间的刚性的芳香环连接单元与空间位阻作用一起控制了两个螺旋结构的相对位置以及螺旋手性，从而为从头设计合成具有复杂结构的芳酰胺型寡聚体提供了一条方便有效的途径。