古双喜：手性荧光探针对多种游离氨基酸具有超强手性识别能力

chuankouqi

手性是自然界的基本属性之一。作为生命活动的基础大分子，如蛋白质、糖、氨基酸和酶等都具有手性。在生命过程中发生的各种生物-化学反应过程均与手性识别有关。手性化合物在化学和制药工业中应用广泛，其快速和高通量分析意义重大。近日，武汉工程大学古双喜/朱园园博士团队和美国弗吉尼亚大学著名手性化学家蒲林教授团队合作，设计合成了一类对天然存在的游离氨基酸具有优异手性识别能力的手性荧光探针分子。

在过去的二十年，荧光探针在手性化合物的对映选择性识别中的研究和应用取得了很大的进展。这些探针分子在不对称反应的快速分析和生物体系中手性分子的监测方面均具有潜在的应用。手性氨基酸是生命的基本单元，其游离形式的两种异构体均显示出重要的生理功能。天然存在的氨基酸可作为不对称合成与催化的手性源和多种功能有机材料的合成前体。近年来氨基酸的手性荧光识别吸引了化学家越来越多的关注。然而，目前已报道的荧光探针对游离氨基酸的荧光响应只具有有限的对映选择性。2014年，蒲林教授和余孝其教授课题组合作报道了手性分子探针(S)-1在Zn(II)离子的存在下对包括游离氨基酸在内的手性胺类化合物具有较优秀的识别能力（Chem. Sci., 2014, 5, 3457-3462）。(S)-1对苯丙氨酸的荧光识别能力较好，其对映选择性荧光增强比（ef = enantiomeric fluorescence enhancement ratio = [IL - I0]/[ID -I0] = ΔIL/ΔID. I0, fluorescence intensity of the probe. IL or ID, fluorescence intensity with L or D substrate）达到13，但它对其它游离氨基酸的手性识别能力较低（ef = 1-4）。

为了进一步提高(S)-1对手性氨基酸的识别能力，弗吉尼亚大学蒲林团队和武汉工程大学古双喜/朱园园团队合作开展了基于手性联萘酚的荧光探针研究。他们设计了荧光探针分子(S,S)-2（图1），认为其两个醛基可以与氨基酸的胺基发生缩合反应，并且两个手性BINOL单元可协同作用以增加手性选择性，而中心吡啶单元又可以增加与Zn（II）离子的配位作用，形成类似A的络合物。

研究发现，(S,S)-2对13种天然氨基酸均显示出优秀的手性荧光识别能力，特别是对如下五种氨基酸显示出史无前例的高ef 值：199（蛋氨酸）、186（苯丙氨酸）、177（缬氨酸，图2）、118（亮氨酸）和89（丙氨酸）。作者通过核磁和质谱研究提出，该探针分子对氨基酸的手性识别作用机制可能是由于(S,S)-2与氨基酸的两种对映体发生反应生成不同产物所致。该荧光探针的发现，将在氨基酸的手性识别研究与应用领域产生深远的影响。

这一成果已于近期以article形式发表在Journal of the American Chemical Society 上，文章的第一作者是武汉工程大学青年教师朱园园博士，共同通讯作者为弗吉尼亚大学大学的蒲林教授和武汉工程大学的古双喜博士。

该论文作者为：Yuan-Yuan Zhu, Xue-Dan Wu, Shuang-Xi Gu, Lin Pu

Free Amino Acid Recognition: A Bisbinaphthyl-Based Fluorescent Probe with High Enantioselectivity

J. Am. Chem. Soc., 2018, DOI: 10.1021/jacs.8b07803