手性是自然界的一個(gè)普遍特征。在自然界中,大多數(shù)已知的生命形式在分子水平或宏觀尺度上表現(xiàn)出特定的手性現(xiàn)象。例如,蛋白質(zhì)只由左旋氨基酸組成;貝殼的螺紋都是從頂端起始,以順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn);而地球則只向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。近年來,隨著社會(huì)的快速發(fā)展,對(duì)映體選擇性識(shí)別和分離在藥物分析、食品化學(xué)和生命科學(xué)等領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注。目前已經(jīng)有報(bào)道了一些手性分子識(shí)別的方法,例如色譜法等;跓晒饧夹g(shù)的手性識(shí)別憑借操作簡單、成本低廉、可以高通量篩選等優(yōu)點(diǎn)引起了人們的廣泛關(guān)注。然而現(xiàn)在報(bào)道的大多數(shù)手性AIE熒光探針只能進(jìn)行對(duì)映選擇性識(shí)別檢測(cè),鮮有發(fā)現(xiàn)進(jìn)行手性拆分的報(bào)道。因此,急需開發(fā)一種低成本的快速手性識(shí)別和分離的方法。
近日,唐本忠院士團(tuán)隊(duì)寶雞文理學(xué)院AIE(聚集誘導(dǎo)發(fā)光)研究中心馮海濤教授團(tuán)隊(duì)通過在四苯乙烯分子骨架上引入手性氨基合成了一對(duì)具有光學(xué)活性的AIE發(fā)光體,成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)手性酸的的可視化識(shí)別和拆分。
如圖1所示,該團(tuán)隊(duì)提出了一種基于對(duì)映體識(shí)別的分離策略,即使用一對(duì)手性AIE發(fā)光體通過主客體相互作用與一對(duì)對(duì)映異構(gòu)體生成不同形態(tài)的絡(luò)合物具有不同的發(fā)光性質(zhì)。比如AIE分子與D-型分子作用生成沉淀或懸濁液,由于AIE效應(yīng)進(jìn)而發(fā)出明亮的熒光,而與L-型分子結(jié)合疏松,生成澄清的溶液,發(fā)光微弱或不發(fā)光。這是由于AIE發(fā)光體與對(duì)映異構(gòu)體在立體空間上的匹配程度不同,其中會(huì)特異性與一種立體空間匹配的對(duì)映異構(gòu)體結(jié)合地比較緊密,形成聚集體;而與另一種對(duì)映異構(gòu)體因?yàn)榭臻g匹配程度較差,結(jié)合疏松,不會(huì)形成聚集體。進(jìn)一步通過簡單的過濾就可以實(shí)現(xiàn)初步的手性拆分。
設(shè)計(jì)合成的手性AIE分子(R/S-TPE-Am)對(duì)12種手性酸和未受保護(hù)的氨基酸表現(xiàn)出良好的對(duì)映體選擇性區(qū)分效果,特別是對(duì)D/L-Boc-谷氨酸具有極高的對(duì)映選擇性,兩種對(duì)映體絡(luò)合物之間的熒光強(qiáng)度比達(dá)到103倍。通過對(duì)不同含量的對(duì)映異構(gòu)體進(jìn)行熒光強(qiáng)度測(cè)試,可以繪制出R-TPE-Am與不同種類手性酸結(jié)合的熒光標(biāo)準(zhǔn)曲線。
以D/L-二對(duì)甲基二苯甲酰酒石酸為例進(jìn)行了手性拆分實(shí)驗(yàn)。通過熒光標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算,得到的沉淀含有90%的D-二對(duì)甲基二苯甲酰酒石酸,即對(duì)映體過量(ee)值為80 ee%。這一結(jié)果與手性HPLC分析結(jié)果(82 ee%)的分析結(jié)果基本一致,表明這種簡單的手性AIE分子一步聚集法可以作為手性化合物高通量分析或分離的初步篩選技術(shù)。
圖3. 分別采集單一組分、經(jīng)過拆分的沉淀和溶液中的R-TPE-Am、D/L -二對(duì)甲基二苯甲酰酒石酸的HPLC色譜圖。
近期,這一成果發(fā)表在ACS Nano上,文章的第一作者是寶雞文理學(xué)院AIE研究中心王霄翾和向松,共同作者為齊春軒博士、陳明宇、蘇小龍博士、楊均成博士和田靖靖博士。論文通訊作者是馮海濤教授和唐本忠院士。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、陜西省科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、陜西省青年科技新星項(xiàng)目、陜西省自然科學(xué)基金、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目支持。
論文信息:
Title:Visualization of Enantiorecognition and Resolution by Chiral AIEgens
Xiaoxuan Wang, Song Xiang, Chunxuan Qi, Mingyu Chen, Xiaolong Su, Jun-Cheng Yang, Jingjing Tian, Hai-Tao Feng,* and Ben Zhong Tang*
ACS Nano, 2022. DOI: 10.1021/acsnano.2c01981
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c01981
- 中國科大鄒綱教授課題組 Nat. Commun.:機(jī)器化學(xué)家助力手性聚合物功能材料的逆向定制 2023-10-08
- 吉林大學(xué)吳宗銓教授團(tuán)隊(duì) Angew:精準(zhǔn)合成具有光學(xué)活性和圓偏振發(fā)光的熱降解聚(三氟甲基亞甲基) 2023-03-16
- 北化鄧建平教授/趙彪副教授團(tuán)隊(duì) Chem. Mater.: 非手性聚合物體系中螺旋手性的對(duì)映選擇性誘導(dǎo)、放大和儲(chǔ)存 2022-08-05
- 清華危巖教授課題組:集成有兒茶酚模體的三芳基型AIE發(fā)光體用于定量和可視化硼酸檢測(cè) 2021-12-06
- 同濟(jì)大學(xué)劉國鋒、張弛與華東理工曲大輝團(tuán)隊(duì) AFM:氯橋介導(dǎo)超分子聚集體實(shí)現(xiàn)圓偏振發(fā)光顏色調(diào)控及手性信號(hào)可逆反轉(zhuǎn) 2025-07-22
- 南京大學(xué)成義祥教授等 Angew:原位光聚合手性共組裝液晶剛性網(wǎng)格發(fā)光體應(yīng)用于CP-EL的EMLs材料 2025-07-15
- 蘭州理工大學(xué)牛小慧/王坤杰團(tuán)隊(duì) ACS Nano: 內(nèi)含界面電場(chǎng)的手性多糖水凝膠材料 2025-07-14