水相中的對(duì)映選擇性識(shí)別普遍存在于自然界中，在生命體系中也極為重要。例如：由于天然手性受體對(duì)特定手性底物具有更優(yōu)異的結(jié)合能力，因而導(dǎo)致一種手性活性藥物的兩種對(duì)映體可能具有顯著不同的藥理作用。因此，研究合成手性受體在水中的對(duì)映選擇性識(shí)別作用不僅有助于我們更好地理解復(fù)雜生物體系中的對(duì)映選擇性結(jié)合，而且也為手性底物的對(duì)映選擇性識(shí)別、檢測(cè)以及分離提供新的視角和機(jī)會(huì)。然而，在水中實(shí)現(xiàn)對(duì)映體大環(huán)受體對(duì)于手性客體的高對(duì)映選擇性以及高親和力的對(duì)映選擇性識(shí)別仍然具有很大的挑戰(zhàn)。
在過去的幾十年中，手性大環(huán)芳烴因其在手性識(shí)別、手性轉(zhuǎn)移和手性功能材料等方面的廣泛應(yīng)用而受到越來越多的關(guān)注。雖然水溶性的手性大環(huán)芳烴因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)及其廣泛的潛在應(yīng)用成為一類非常具有吸引力的合成大環(huán)主體，但是可能由于設(shè)計(jì)和合成上的困難與挑戰(zhàn)，因而導(dǎo)致既具有穩(wěn)定手性又有著疏水空腔的大環(huán)芳烴受體很少有文獻(xiàn)報(bào)道。
近日，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所的陳傳峰研究員課題組發(fā)展了一種新型的手性大環(huán)芳烴、命名為章魚[3]芳烴，并進(jìn)一步利用水溶性章魚[3]芳烴對(duì)映體實(shí)現(xiàn)了在水相中對(duì)于手性銨鹽的高對(duì)映選擇性識(shí)別。
對(duì)映體章魚[3]芳烴可以通過兩種途徑合成得到，并且能夠進(jìn)一步方便地轉(zhuǎn)化成水溶性的手性大環(huán)受體。章魚[3]芳烴的晶體結(jié)構(gòu)表明其具有高度對(duì)稱的剛性六邊形結(jié)構(gòu)。此外，對(duì)映體大環(huán)能夠通過相鄰大環(huán)之間的非共價(jià)相互作用形成有趣的六邊形超結(jié)構(gòu)。有意思的是，對(duì)映體章魚[3]芳烴的單晶不僅表現(xiàn)出鏡像的結(jié)構(gòu)，而且在固態(tài)下表現(xiàn)出鏡像手性六邊形超結(jié)構(gòu)。 作者通過核磁以及量熱滴定詳細(xì)地研究了水溶章魚[3]芳烴對(duì)映體在水相中對(duì)于三對(duì)手性銨鹽客體的高對(duì)映選擇性識(shí)別，對(duì)映選擇性高達(dá)12.89。此外，主客體的晶體結(jié)構(gòu)和計(jì)算數(shù)據(jù)表明，非對(duì)映異構(gòu)的主客體絡(luò)合物之間不同的非共價(jià)相互作用在對(duì)映選擇性識(shí)別中起到了重要作用。 在該工作中，陳傳峰研究員課題組發(fā)展了一類新型的手性大環(huán)芳烴、即章魚[3]芳烴，并利用水溶性章魚[3]芳烴對(duì)映體在水相中實(shí)現(xiàn)了對(duì)手性銨鹽的高對(duì)映選擇性識(shí)別，其中對(duì)映選擇性高達(dá)12.89，這也是目前已報(bào)道的基于水溶性對(duì)映體大環(huán)受體的最高對(duì)映選擇性值。該工作中報(bào)道的具有穩(wěn)定手性和疏水性空腔的水溶性章魚[3]芳烴有望在超分子化學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。 論文信息 Enantiomeric Water-Soluble Octopus[3]arenes for Highly Enantioselective Recognition of Chiral Ammonium Salts in Water Xiao-Ni Han, Peng-Fei Li, Ying Han* and Chuan-Feng Chen* 文章的第一作者是中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所的博士研究生韓曉妮 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202202527
