手性螺旋分子探针用于光学信号反转的检测新策略学术资讯

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光波作为电磁波的一种，偏振是其本质特征之一。不过，我们接触到的大部分光，例如太阳光和灯光，是由无数偏振光叠加而成的非偏振光。在检测传感领域，传统手段如吸收光谱、荧光光谱、红外光谱、拉曼光谱等等，也是基于非偏振光。这些方式在处理光学信号时，光波的偏振特性被忽略，获得的是光矢量叠加后的信息，因而损失了更细微的部分。为了充分利用光波中的信息，手性光学技术越来越受到重视。

圆二色谱（CD光谱）是发展较为成熟的一种手性光学手段，由于对立体构象非常敏感，在确定手性分子的绝对构型和监测生物大分子（如蛋白质或核酸）二级/三级空间结构的变化等领域有广泛应用。近年来，CD光谱在对非手性分子的手性检测方面也崭露头角。主要的原理是手性分子通过超分子作用力或者配位键与阴/阳离子作用影响手性结构从而改变CD信号。然而与策略丰富的传统光学检测相比，手性检测方式目前还非常单一。比如反应型的探针在传统光学检测中占据了半壁江山，而在CD检测领域，反应型探针鲜有报道。一个重要的原因是具备手性光学活性的物质远不如传统光学活性物质丰富，而可用于手性检测的探针更为稀少。

图1. 具有高不对称性手性(C1点群)分子骨架的设计及功能化

在此背景之下，澳门大学张宣军教授团队巧妙地设计反应路线（图1），获得了具备高不对称性（C1 点群）的手性螺旋分子骨架螺[吡咯-苯并吡喃]（SPP）。与中科院福建物质结构研究所袁大强教授、王文经研究员合作通过单晶衍射确认了手性螺旋结构。随后将SPP为核心，连接具有检测功能的非手性基团吩噻嗪，提出了一种构建反应型手性探针的新策略（图2）。依托高不对称的手性核心，吩噻嗪部位与次氯酸反应后结构变化导致CD信号的反转，成功实现对次氯酸根的有效检测（图3）。实验结果显示探针对次氯酸具有高的灵敏度与选择性。该工作首次实现了反应型探针对活性过氧化物ROS的偏振光检测，该策略将大大扩展CD光谱在检测非手性物质方面的应用。

图2. 手性分子探针检测次氯酸导致CD光谱反转示意图

图3. 反应型手性探针对次氯酸的选择性响应引起CD光谱反转

该工作近期发表于Chem. Commun.，第一作者为澳门大学博士研究生谭景云，通讯作者为张宣军教授和王文经研究员。

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