具有聚集诱导发光的手性四苯乙烯环状化合物的合成与分子识别的研究

In this project, a series of tetraphenylethylene (TPE)-based chiral macrocycles with aggregation-induced emission (AIE) effects were designed for research of chiral optical phenomenon and chiral recognition. Through modulation of the linker, macrocyclic compounds with different sizes, single and double cycles were obtained. By incorporation of chiral amine into macrocycles, these macrocyclic molecules not only can be used for host molecules for encapsulation of guest molecules with proper size, but also can endow them with chiral property. To better understand the associated mechanism, NMR titration and 2D NMR will be investigated. The implement of this project shows significant meaning for developing the theory of macrocyclic molecules and chiroptical spectroscopy, meanwhile, enriching the applications of AIE materials.

本申请拟以四苯基乙烯为结构单元，手性胺为连接体，构建一系列具有聚集诱导发光(Aggregation-induced emission, AIE)效应的手性大环化合物，用于手性光学性能和手性识别的研究。通过有效调节四苯乙烯衍生物的种类可以得到不同空腔大小的单环和双环体系。将手性胺分子引入到四苯乙烯大环不仅保留了大环化合物选择性包裹客体分子的能力，又赋予了它们对映选择性识别手性酸的功能。另外，尝试通过核磁滴定和二维核磁研究手性大环化合物对映选择性识别客体分子的机理。本项目的实施有助于拓展大环化合物的研究范围，丰富和发展手性光学和手性识别的理论与实践，拓展AIE材料应用范围。

手性是自然界普遍存在的一种现象，如结构蛋白中的氨基酸均为L-型氨基酸，天然存在的糖类则为D-型，核酸在人体中的稳定构型为右旋等，手性现象无处不在。手性识别往往是各种生物分子识别的基础，也是自然界及生物体普遍存在的一种现象，生命过程本身就是一个包含许多复杂手性识别的过程。除此之外，手性识别的研究还在对映体拆分、新药合成及生物传感器等方面展示了巨大的应用前景。因此，有关手性识别的研究一直是人们关注的热点。. 本项目中，我们以四苯基乙烯为结构单元，手性胺为连接体，构建了6个具有聚集诱导发光(Aggregation-induced emission, AIE)特性的手性大环化合物，用于手性光学性能和手性识别的研究。通过有效调节四苯乙烯衍生物的种类可以得到不同空腔大小的“1+1”大环和“2+2”大环体系。将手性胺分子引入到四苯乙烯大环不仅保留了大环化合物选择性包裹客体分子的能力，又赋予了它们对映选择性识别手性酸的功能。设计合成的手性胺类大环化合物可以广泛检测10余种手性酸和4种以上的手性氨基酸。另外，我们通过核磁滴定和二维核磁研究手性大环化合物对映选择性识别客体分子的机理。. 本项目的特色与创新之处在于：(1) 将具有AIE效应的四苯乙烯分子通过各种手性胺桥联起来构建大环化合物，拓展了大环化合物的研究范围。(2) 将大环化学与手性荧光识别结合起来。利用大环化合物选择性包裹客体分子的能力有助于提高检测的选择性；此外，手性四苯乙烯胺类大环化合物与对映异构体作用后会限制四苯乙烯分子自由旋转，伴随着荧光强度增加，有利于提高检测灵敏度。(3) 开发出了一类具有优异性能的手性四苯乙烯大环分子，用于手性传感器和手性光学性能研究，丰富和发展了手性光学和手性识别的理论与实践，拓展了 AIE 材料的应用范围。