氟碳相中进行手性识别的光学探针构建

In recent years, the development of optical enantioselective sensors for the recognition of chiral organic molecules has attracted significant research attention. The potential application of these sensors is their use in rapid chiral catalyst screening since optical methods (fluorescence and circular dichroism) can provide real time analysis. However, direct addition of an optical sensor into the product mixture of a catalyst screening experiment could cause various degree of uncertainty in the analysis because of the possible interference from species other than the product. If the product of a screening experiment could be conveniently separated from the reaction mixture, its analysis by using the enantioselective optical sensor should be significantly simplified which should greatly facilitate the high throughput screening of chiral catalysts. The progress of the fluorous phase-based separation has prompted us to propose the use of fluorous phase for enantioselective recognition. Perfluorous solvent is highly hydrophobic and lipophobic and when it is mixed with regular organic solvents, fluorous biphase system will form. We envision that if the enantioselective optical recognition of reaction products could be conducted in fluorous phase, it would be possible to use the fluorous-phase based separation to minimize the interference of other species in the screening experiments since most compounds without a highly fluorinated group are insoluble in fluorous solvents. To serve this purpose, we propose to construct optical enantioselective sensors functioning in fluorous phase following two strategies: by introducing perfluorinated alkyl groups to the sensor structure or using FnBINOL as the chiral core.

光学手性探针的设计与合成得到广泛关注，他们最重要的潜在应用在于快速实时监测不对称催化剂的高通量筛选反应。但是发展至今，这些探针只能测定纯净的手性化合物，而无法对催化反应体系进行直接检测。为突破这一瓶颈，本申请拟构建能够在氟碳相中进行手性识别的多氟光学探针。氟碳相与普通有机相互不相溶，在催化反应体系中加入含手性探针的氟碳相之后，催化反应产物与多氟探针相结合进入氟碳相，而反应体系中其他组分仍保留在有机相中，从而在氟碳相中消除了反应体系中的其他组分对手性识别的干扰，达到准确检测反应结果的目的。本申请以联萘酚(BINOL)为基础构建多氟光学手性探针：一方面通过在BINOL骨架上引入含氟尾（长链全氟烷基）的基团，另一方面通过氟代BINOL骨架增加氟含量，系统研究目标化合物与手性底物在氟碳相中的作用、所引进的光学信号变化（荧光及圆二色谱）、识别作用机理，推动光学手性探针在手性催化剂高通量筛选中的应用。

荧光法与传统分析检测方法相比，灵敏度高、所需样品量低，检测方式多样化，且能够实现快速实时在线检测，因此在药物筛选、环境监测、疾病诊断与治疗等领域具有广阔的应用前景。项目利用联萘酚母体结构，创新性的设计合成了一类新型荧光化合物，在手性分子（手性氨基醇、氨基酸、胺等）的对映选择性识别以及生物活性分子（如胺、氨基酸等）的特异性识别中取得了优异的结果。.手性荧光探针的价值在于快速测定手性化合物的对映体组成，解决传统手性测定方法速度慢、无法在线实时检测的缺点。我们在前期的研究工作中合成了联萘酚双醛荧光探针，该探针对一系列手性伯胺化合物如手性二胺、氨基醇及氨基酸衍生物有着良好的手性识别效果，但仍存在一些问题，如必须添加锌离子、无法在生理条件下测定手性氨基酸、无法应用于仲胺等。为了解决这些缺陷，提高手性荧光探针的应用性，本项目以联萘酚双醛为结构母体，针对各项缺陷进行结构修饰，构建了多类对手性小分子如氨基酸、氨基醇或手性胺等具有高对映选择性的光学手性探针，在全氟相、有机相或水相中利用荧光或者圆二色信号实现手性化合物ee值的测定，为光学手性探针应用于不对称催化剂的高通量筛选打下基础。.生物活性分子与人类健康息息相关，异常浓度通常预示着疾病的发生。高选择性地识别生物活性分子是荧光探针的关键，项目通过对联萘酚结构进行相应修饰，实现对不同生物活性分子的特异性识别：联萘酚3,3’-位引入三氟乙酰苯基，通过OFF-ON或比率性响应实现对1,2-乙二胺的特异性识别；3,3’-位苯甲醛修饰的联萘酚则能高选择性识别1,3-丙二胺；醛基与3,3’-位联萘酚直接相连，则与功能化的仲胺作用时有特异性识别效果。通过对机理的深入研究，揭示了不同的结构修饰产生不同选择性的原因，对胺类化合物荧光探针的设计有着重要指导意义。