上海有机所手性核磁共振“色谱”技术研究获进展

  手性分子广泛应用于医药、材料及生命等领域,快速确定手性样品的组成对手性相关科学的发展十分重要。目前,常用的手性色谱分析技术基于分离,相对耗时,难于满足高通量手性分析的需求。基于光谱方法(如圆二色光谱)可以避免分离,实现原位快速分析,但分析准确性易受微量杂质的干扰。色谱方法的“高精确性”和光谱方法的“原位及快速性”是分析领域追寻的优良检测特性,却难于整合在同一种分析技术中(图1)。

  中国科学院上海有机化学研究所有机氟化学重点实验室赵延川课题组致力于高灵敏度无创在线检测技术的开发。2019年,该课题组撰写了题为Molecular Sensors for NMR Based Detection的综述文章(Chem. Rev. 2019, 119, 195),总结了核磁共振分子探针的相关工作,并展望了该领域未来发展方向。近日,课题组在原位手性核磁色谱分析技术研究方面取得进展(Cell Reports Physical Science DOI:10.1016/j.xcrp.2020.100100)。科研人员设计了一系列基于手性铝络合物的含氟核磁探针分子(图2)。这些探针分子具有空间受限的手性识别空腔,与手性分析物相互作用时可以产生类似色谱峰的特征氟谱信号用于进行手性区分检测。该方法在原位快速检测的前提下,实现了类似色谱方法的高精确性,可以对醇、酰胺、环醚、亚砜等大量结构不同的手性化合物进行快速分析,并实现不同种类手性物质的同时检测(图3)。当使用具有自动进样功能的核磁共振波谱,该方法在一天内可以完成超过1000个样品的手性分析,满足高通量筛选的测试需求。此外,利用特征氟谱检测信号可以对手性分子的绝对构型进行快速判断,为液体及非晶样品的构型确定提供新途径(图4)。该方法快速无创的特点及多组分同时分析能力使其有望应用于复杂生命体系中手性物质的原位检测。

  研究工作得到国家自然科学基金、中科院有机氟化学重点实验室的资助。

图1.无需分离的手性色谱检测技术

图2.A、核磁探针的合成路线;B、核磁探针1的检测效果

图3.利用探针分子1对不同手性物质进行区分

图4.绝对构型判定(黑色为预测构型,蓝色为实际构型)

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