圆偏振荧光共振能量转移实现分子间的高效手性传递

手性传递广泛存在于生物信息遗传与放大、化学不对称合成、手性材料制备等领域，是生物、化学、材料科学等众多领域一直研究的课题。近年来，圆偏振发光（CPL）材料由于在三维显示、光学存储、光学防伪以及不对称合成等方面的重要应用，手性偏振材料领域已成为研究新的热点。

深圳大学余振强副教授（点击查看介绍）课题组与华东理工大学朱为宏教授（点击查看介绍）课题组进行合作，以聚集诱导发光（AIE）单元四苯基乙烯胆固醇（TPE-Chol）为手性发光给体、喹啉腈衍生物（QM1与QM12）为非手性发光受体（图1），通过这两种聚集诱导发光体共组装，并设计一系列试验，成功实现了圆偏振荧光共振能量转移（C-FRET）。该工作重点聚焦：1）分子间的受体与给体之间的有效圆偏振传递，2）基于共组装，非手性发光材料如何实现手性给体的间接圆偏振发光？3）分子间圆偏振传递遵循机制。

图1. 手性发光给体与非手性发光受体分子设计。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

如图2所示，该工作利用液晶体系下，胆固醇衍生物TPE-Chol在330 nm紫外光作用下，可观测到聚集诱导发光团TPE的直接激发诱导产生的圆偏振荧光（λ_max= 472 nm），其发光不对称因子（g_lum）约为0.1，远高于通常的10^-4~10^-3数量级。进一步将非手性的荧光体QM12与TPE-Chol共组装制得QM12⊂TPE-Chol薄膜后，在紫外光作用下，可观察到间接激发荧光体QM12产生的圆偏振发光，最大波长从给体的472 nm红移到受体的545 nm，发光不对称因子达到0.12。该结果清晰表明，TPE-Chol手性与能量的同步传递给非手性受体QM12。与柔性长烷基链的QM12相比，换成不利于液晶体系组装的短碳链发光体受体QM1后，所对应的共组装QM1⊂TPE-Chol体系在330 nm激发下发光不对称因子下降明显，仅为0.035，表明该分子间的手性给体与非手性的受体之间的圆偏振传输性能与共组装体系的组装性能密不可分。

图2. C-FRET示意图。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

另外作者设计多个参比体系，巧妙地验证了圆偏振荧光共振能量转移（C-FRET）实现分子间的高效手性传递（图3），如将荧光受体QM12掺加在手性胆固醇（QM12⊂Chol）中，在无发光供体条件下，几乎检测不到CPL圆偏振信号。进一步通过一种相分离实验调控荧光给体TPE-Chol与受体QM12之间作用，表明分子间需要能量共振才能实现圆偏振有效传递。

图3. C-FRET机理验证。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

在该工作中，作者设计了手性/非手性荧光体共组装、间接激发/直接激发、发光给体缺失、相分离等一系列实验，系统验证了圆偏振荧光共振能量转移实现分子间的高效手性传递，为手性传递研究提供了更清晰的指导。

这一成果近期发表在Angewandte Chemie 上，文章第一作者是深圳大学吴玥博士和华东理工大学燕宸旭博士。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Circularly Polarized Fluorescence Resonance Energy Transfer (C-FRET) for Efficient Chirality Transmission within an Intermolecular System

Yue Wu, Chenxu Yan, Xin-Shun Li, Li Hong You, Zhen-Qiang Yu*, Xiaofeng Wu, Zhigang Zheng, Guofeng Liu, Zhiqian Guo, He Tian, and Wei-Hong Zhu*

Angew. Chem. Int. Ed., 2021, DOI: 10.1002/anie.202109054

导师介绍

余振强

https://www.x-mol.com/university/faculty/21945 

朱为宏

https://www.x-mol.com/university/faculty/10413