基于短肽的纯手性金属有机框架的可控构筑及手性药物拆分

Chiral resolution of enantiomers of chiral drugs is very important in the fields of biology, medicine, chemistry and so on. At present, how to improve the efficiency of chiral resolution to better meet the needs of practical applications is still an important scientific problem in chiral resolution field. Compared with traditional molecular sieves and carbon materials, homochiral metal-organic frameworks (HMOFs) are arguably more promising candidates for chiral resolution because of their highly tunable structures and functions. Peptides have become a type of ideal ligands for constructing HMOFs because of their inherent chirality, residue alternatives, sequence versatility, multiple coordination sites and strong self-assembly capacity. In this project, we attempt to systematically study the synergistic assembly rules between short peptides and metal ions to realize the controllable construction of HMOFs based on short peptides. Then, optimizing the chiral microenvironment via increasing the number of chiral sites to enhance the chiral recognition ability between HMOFs and the substrates, this would be a new breakthrough for improving the chiral resolution efficiency. The implementation of this project will further help to understand the mechanism of chiral resolution and provide theoretical basis and scientific basis for the preparation of HMOFs with high resolution efficiency.

手性药物分子对映异构体的拆分在生物、医学、化学等研究领域具有非常重要的应用。目前，如何提高手性拆分效率，以便更好地满足实际应用的需要仍然是手性拆分领域所面临的重要科学问题之一。与传统的分子筛和碳材料相比，具有结构和功能易调节等特点的纯手性金属有机框架在手性拆分方面更具潜力。多肽因其具有固有手性、残基可变、序列多样、配位点多、组装能力强等优点成为构筑纯手性金属有机框架的理想配体。本项目拟通过系统地研究短肽配体与金属离子之间的协同组装规律，实现基于短肽的纯手性金属有机框架的可控构筑，并进一步从分子设计的角度出发，通过增加配体中手性位点数目优化手性微环境，进而提高纯手性金属有机框架与拆分底物之间的手性识别能力，为实现手性拆分效率的提高找到一个新的突破口。本项目的实施不仅有助于对手性拆分机理的深入理解，同时也为制备具有高效拆分性能的纯手性金属有机框架材料提供理论基础和科学依据。

手性现象在自然界中随处可见。组成生命体的基本物质如糖类、氨基酸、核酸等都是手性分子，而且生命代谢过程与手性也有着非常密切的联系。手性对映体在药物中占有很大比例，而大部分的手性药物都是以外消旋混合物的形式存在。大多数情况下，只有一种异构体是有疗效的，其对映体往往无疗效甚至有毒副作用。因此，手性药物分子对应异构体的拆分在生物、医学、化学等研究领域具有非常重要的应用。与传统的分子筛和碳材料相比，具有结构和功能易调节等特点的纯手性金属有机框架在手性拆分方面更具潜力。通过引入光学纯的手性配体是构筑纯手性金属有机框架的有效策略。多肽因其具有固有手性、残基可变、序列多样、配位点多、组装能力强等优点成为构筑纯手性金属有机框架的理想光学纯手性配体。然而，目前基于短肽构筑的纯手性金属有机框架的报道非常少。该项目采用固相多肽合成法成功制备了系列具有不同手性位点数目、不同肽链长度、不同疏水性、以及不同残基序列的手性短肽配体。借助配位自组装策略，利用配体中的氨基和羧基等活性位点与金属离子进行配位组装制备手性多孔材料，研究了构筑手性多孔材料的影响因素。在此基础之上，进一步借助配位自组装策略，开发了系列基于短肽等配体的稀土荧光新材料，探究了配体与金属离子之间的协同组装规律，实现了该类荧光材料的可控构筑及其在传感与识别、信息安全存储与防伪领域的应用。此外，利用动态配位键的可逆刺激响应性带来的荧光开关特性对信息进行高级加密，实现了防伪水平的提高。