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在这里,作者介绍了一个非手性有机染料分子受柠檬烯的手性影响时,会自组装形成箱形的手性环状四聚体,并产生CD信号。具体来说,当手性客体通过多点相互作用与主体分子适当结合时,主体在可见光吸收区域显示圆二色性(CD)响应,这就可以对手性客体进行判断,而CD响应的符号和强度分别反映了手性客体的绝对构型和对映体纯度。

作者的手性传感策略是使用双卟啉-锌配合物1,让其受到客体影响,变为盒形手性超分子组装体(方案1)。

在含手性的烃类(如柠檬烯)存在的情况下,手性盒的两种对映体形式中的任何一种都能得到富集,从而在可见吸收区增强了CD的响应。这是基于作者之前的发现,即双卟啉锌配合物2会自组装形成盒形环状四聚体(BOX),且2作为结构单元可采用平面(∥)或垂直构型(方案1)构成盒子。虽然BOX∥是非手性的,但BOX⊥(组成2⊥)是具有手性的。由于只有后一种组合体适合于手性传感,作者又合成了1,期望1的能更容易产生后一种组合体。

1的1H NMR和吸收和发射光谱特征,以及它的尺寸排阻色谱图(SEC),表明1的自组装方式类似于2,形成了盒形环状四聚体。令作者惊讶的是,超分子组装的1稳定性很好,可以通过手性HPLC来分离(图1)。且图1a中BOX⊥的两个部分色谱分离后,显示镜像CD光谱(图2 c和e)。同时作者还对吸收光谱上的峰进行了指认(图2)。

作者发现,BOX⊥的手性光学活性能持续相当长的一段时间,并对其半衰期等性质进行了详细的研究(图3)。

基于1具有能形成手性BOX⊥的动态自组装行为,作者尝试探究其是否能对含手性的烃类(如柠檬烯)进行检测。作者选择了柠檬烯这一对对映体进行研究,柠檬烯溶液在可见光吸收区是无CD信号的,但1的(R)-柠檬烯溶液却在440-480 nm处显示清晰的CD带(图4 a,实曲线),且使用(S)-柠檬烯作为溶剂与(R)-柠檬烯中观察到的CD光谱呈镜像关系。这些CD光谱特征与BOX⊥通过手性HPLC分离的对映异构体基本相同(图2),表明BOX的手性动态自组装会受到柠檬烯构型的影响。

如图4b所示,当以不同的对映体摩尔比柠檬烯溶解1时,460nm处观察到的溶液的CD强度与柠檬烯的对映体过量成线性比例变化。这样,柠檬烯的对映体纯度就可以容易地确定。之后作者又用CPK模型,推导出BOX⊥可能成矩形,其内能容纳4-6个柠檬烯分子,且具有大的分子椭圆率。
总之,作者证明了带有吡啶基的双卟啉-锌配合物1可以形成同手性的盒形四聚体BOX⊥来检测含手性的烯烃(柠檬烯,等),且可以确定柠檬烯的光学纯度和绝对构型。虽然对映异构体富集的程度很小,但手性BOX⊥的极大的分子椭圆率可以使敏感的手性可视化。
DOI: 10.1002/anie.200604330

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