β-氨基酸与α-氨基酸相比具有优异的抗蛋白酶水解稳定性和二级结构多样性,因而在多肽类药物设计上占有重要地位。β-多肽折叠体可作为蛋白-蛋白相互作用的抑制剂和抗菌肽,具有调节生理过程、治疗疾病等作用,亦可用于催化大环化合物的合成和分子识别。多肽自组装体系相较于其他有机和无机自组装体系有众多独特的优点,包括良好的生物相容性、低毒性、易于合成和功能化。近年来,基于β-多肽自组装体系的研究已在生物活性配体、人工离子通道和超分子纳米材料等方面展现应用价值。超分子自组装行为受外部温度、浓度、溶剂、pH、酶、氧化还原、离子强度和光照等条件的影响,可以对其形状和尺寸大小进行调控。由于缺乏对非共价相互作用的精确调节,无法从单一和简单的构筑基元中制造出丰富的软材料,因此研究自组装过程的多样化调控有利超分子功能性材料的构筑。本论文以N-酰胺基硫脲骨架为基础,通过引入β-氨基酸,设计合成了一系列短肽基酰胺基硫脲分子,并研究了其分子内折叠结构和超分子自组装多样化调控等性质。论文共分为三章,主要内容包括如下:第一章为前言部分,介绍了 β-多肽的二级结构特性及其抗蛋白酶水解性,以及β-多肽折叠体和自组装体系在生物医学领域的研究进展,最后提出本论文的设计思路。第二章设计合成了系列基于乙酰胺基β-氨基酸之肽基酰胺基硫脲分子,晶体解析、核磁滴定、变温核磁、二维核磁和DFT计算等实验结果揭示了分子内十一元环氢键的存在,成功构筑了基于β-氨基酸的折叠短肽。吸收和CD光谱结果体现了分子内手性远程传递特征,即手性自β-氨基酸残基传递至苯基硫脲生色团处。酰胺基硫脲基团能促进含β-氨基酸之多肽的折叠构象,并藉由分子内十一元环氢键稳定,该折叠构象在固相、有机相和水相中均可稳定存在,为β-氨基酸之折叠短肽的构筑提供了实验策略。第三章设计合成了含系列不同长度烷基酰胺链的β-苯丙氨酸之N-酰胺基硫脲分子。基于辛酸的分子S,S-C8βTU2于乙腈中自组装形成直径约为80 nm的超分子囊泡,并且临界聚集浓度低,耐高温,热稳定性强。续对烷基链长度进行优化,通过吸收、CD光谱和电镜表征结果发现,仅基于辛酸和癸酸的分子S,S-C8βTU2和S,S-C10βTU2在乙腈中能形成稳定的聚集体,其他则为单体或以沉淀形式析出。对比基于辛酸、壬酸和癸酸的化合物的聚集性质,发现了特殊的奇偶效应。分别研究了S,S-C8βTU2和S,S-C10βTU2在乙腈和水溶液中的CD和吸收光谱以及形貌特征,发现溶剂对聚集体的组装模式影响较大,与乙腈中的聚集体相比,水溶液中形成的聚集体临界聚集浓度较低,且耐高温,热稳定性强,呈现棒状形貌特征。通过改变烷基链长度和溶剂得以调控基于β-氨基酸之酰胺基硫脲折叠短肽的组装模式,达至组装体形貌的多样化调控,为设计β-多肽的可控自组装材料提供了思路。