許多手性藥物由于對(duì)映體之間的藥效、活性差別，必須在完成手性分離后才允許使用。而且，近年來手性藥物的種類及需求也不斷擴(kuò)大，這使得開發(fā)高效的手性藥物分離方法成為一項(xiàng)重大的科學(xué)任務(wù)。除了結(jié)晶分離法、生物酶分離法，色譜分離法是最主要的手性分離手段。但在分離需求與日俱增的背景下，色譜分離法耗時(shí)、成本高的缺點(diǎn)也凸顯了出來。也正是在這種背景下，膜分離法應(yīng)運(yùn)而生，并且憑借其分離規(guī)模大、成本低等優(yōu)點(diǎn)從各類手性分離方法中脫穎而出，成為后起之秀。
手性分離膜是由手性識(shí)別受體功能化的多孔滲透膜，孔徑介于2~50 nm。其中，孔徑不僅直接影響分離通量，也關(guān)系著手性分離的關(guān)鍵指標(biāo)——對(duì)映選擇性。當(dāng)孔徑過大時(shí)，其與藥物分子尺寸不匹配，導(dǎo)致手性藥物分離的選擇性差。因此，調(diào)控手性分離膜的孔徑是實(shí)現(xiàn)高選擇性分離的策略之一。
共價(jià)有機(jī)框架以其孔徑可調(diào)、可功能化等優(yōu)點(diǎn)，常被用作分子篩?；诔叽缙ヅ洳呗?，華中師范大學(xué)李海兵教授團(tuán)隊(duì)利用共價(jià)有機(jī)框架調(diào)控納米通道膜的孔徑，從而實(shí)現(xiàn)高選擇性的手性藥物分離。
原位填充共價(jià)有機(jī)框架后，分離膜的孔徑由400 nm減小到2 nm，實(shí)現(xiàn)了納米通道與藥物分子的尺寸匹配。對(duì)比發(fā)現(xiàn)：共價(jià)有機(jī)框架填充后，分離膜的手性修飾密度也隨之提高。在對(duì)萘普生對(duì)映體的識(shí)別傳輸中，與表面修飾的手性納米通道相比，手性共價(jià)有機(jī)框架填充的納米通道的選擇性提高了20倍，并且成功實(shí)現(xiàn)了萘普生等藥物的手性分離。有限元理論模擬也驗(yàn)證了：當(dāng)孔徑減小到2 nm后，納米通道門控對(duì)萘普生對(duì)映體的選擇性提高，使藥物對(duì)映體在納米通道內(nèi)發(fā)生選擇性的富集及傳輸，最終實(shí)現(xiàn)了手性分離。
在該工作中，李海兵教授團(tuán)隊(duì)首次將手性共價(jià)有機(jī)框架原位填充到納米通道中，利用尺寸匹配策略解決了手性膜分離研究中存在的選擇性問題，并且為手性分離提供了一種具有潛在應(yīng)用價(jià)值的新型膜材料。
論文信息
Chiral Covalent Organic Framework Packed Nanochannel Membrane for Enantioseparation
Siyun Zhang, Juan Zhou, Haibing Li
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202204012
