基于非手性生色团分子构成的动态超分子聚合物的手性传感

We propose here a new strategy of chiral sensing and recognition that does not rely on chiral receptor. Instead we perform chiral recognition and sensing using an achiral chromophore that is induced to form chiral supramolecular polymers in the presence of the chiral species to be analyzed. The circular dichroism (CD) signal of the supramolecular polymer is then employed for chiral sensing and recognition, enantiomeric excess (ee) assay, and absolute configuration. It is expected that the sensing would be of high sensitivity since a CD-signal amplification would accompany with the induced polymerization of the achiral chromophores, while be of high selectivity since the achiral chromophore to be polymerized can be tailored in both structure and reactivity, together with optimal geometric arrangements of the achiral building blocks good for interacting with the chiral analyte. Intriguingly the CD-based strategy can be applied to chiral analytes bearing no chromophore or bearing chromophores that are far away from the chiral center. Under the guidance of the dynamic combinatory chemistry, achiral dyes containing boronic acid or thiol motif as binding site for the chiral analyte will be designed as the polymer building blocks that are expected to form chiral supramolecular polymers in the presence of the chiral analytes such as saccharides, amino acids/peptides, and chiral medicines, with both high sensitivity and selectivity. This new strategy is an important step forward in exploring the functional chiral supramolecular polymers.

传统的手性传感多依据手性或非手性受体小分子或共价螺旋聚合物与手性物种的计量型相互作用的原理。本项目提出一种全新的手性传感策略：手性分析物种存在下含生色团非手性小分子形成手性超分子聚合物，后者之圆二色 (CD) 信号可资传感手性物种的浓度/对映体过量、指认绝对构型。因之手性转移和手性表达过程中涉及诱导聚集和/或聚合物结构变化而呈现手性特性急剧增强，保证高的灵敏度；而非手性构筑单元分子结构和反应性可有众多选择，聚合物中单元分子间的相对取向亦可调控，容易获得手性传感的高选择性；特别地，该策略可分析不含生色团或生色团远离手性中心的手性物种。拟依动态组合化学原理设计含硼酸、巯基等的非手性偶氮苯和苝等染料分子，籍手性物种诱导其形成的手性超分子聚合物的CD信号高灵敏、高选择性地手性传感糖、氨基酸/多肽和药物等手性物种。本项目不仅为手性分析提供全新的概念，更发展新一代功能材料超分子聚合物的手性领域应用。

传统手性传感器之传感途径主要依据手性或非手性受体小分子或共价螺旋聚合物与手性物种之间以特定化学计量比的方式形成主-客体配合物。本项目发展了一种全新的手性传感策略：含生色团非手性小分子在一定溶剂条件下以单体分散的形式存在或仅发生微弱的聚集，而手性分析物种的加入诱导其手性超分子聚合物的形成，因之导致的显著CD 光谱变化可资传感手性物种的浓度/对映体过量、指认绝对构型。研究工作主要依据动态组合化学原理，以含特定作用/结合功能基团的非手性芘和苝等染料小分子或巯基化合物等为构筑单元，籍硼酸-二醇、亚胺键、金属配位等动态相互作用诱导超分子螺旋聚集体的形成，所致CD 信号之方向和强度成功地被应用于糖、氨基酸、多巴、α-羟基羧酸等重要手性物种的高灵敏、高选择性地手性传感。在此基础上，亦将诱导聚集传感策略扩展至糖、氟离子、汞离子等重要生化分析对象的高灵敏检测。本项目不仅为手性分析、高灵敏化学传感提供全新的概念，更发展了新一代功能材料超分子聚合物于手性研究领域中的应用。本项目发展的手性传感体系有望应用于不对称催化领域，克服色谱法分析手性产物昂贵耗时的缺点，加速了反应条件的筛选。基于诱导聚集策略的糖类和氟离子传感器可解决传统的小分子硼酸类传感器灵敏度低和选择性差的问题，有望应用于环境监测、临床诊断和生命科学的研究。.本项目基本按计划书既定计划完成研究任务，并有所拓展。项目执行期间，发表SCI收录期刊论文12篇，其中IF > 5.5的期刊论文10篇，有3篇论文被国际权威刊物选为封面论文。项目负责人组织了3次国际学术会议，并15次应邀参加国际学术会议。培养博士生5人、硕士毕业生8人。