手性普遍存在于自然界，是生命體系的基本特征之一。從原子級水平上研究手性團簇的手性來源、多重手性對手性化學及團簇化學有著極其重要的意義。然而，手性金屬有機簇合物僅約占手性晶態(tài)化合物的7.8%，主要集中在貴金屬、稀土和過渡金屬。近期，中國科學院福建物質(zhì)結構研究所方偉慧研究員采用協(xié)同配位合成策略，構筑了首類手性鋁氧簇（cAlOCs）并應用于圓偏振發(fā)光。

在自然界中，氨基酸的分子手性決定了蛋白質(zhì)的螺旋手性，最終表現(xiàn)為多尺寸的生物分子的宏觀手性。此類由手性氨基酸和輔助螯合配體2，6吡啶二羧酸穩(wěn)定的cAlOCs-Al₅簇體系，整合了團簇分子的手性、類DNA手性雙螺旋以及手性氫鍵qtz拓撲。基于團簇間的氫鍵弱相互作用，實現(xiàn)了團簇間的手性轉(zhuǎn)移與放大，并為組裝手性拓撲提供了一種以四連接的團簇為節(jié)點的新拓撲學方法。此外，這種協(xié)同配位合成策略具有良好的普適性，不僅可擴展到不同的同構配體，還可以擴展到不同的抗衡離子。此類cAlOCs材料可以實現(xiàn)克級水平放大合成，且具有較好的穩(wěn)定性和高的BET比表面積。

此外，研究人員將這類cAlOCs材料應用在手性光學中。由于團簇的超分子結構中存在直徑約1納米的一維通道以及團簇抗衡陰離子具有可替換性，研究人員利用納米級的螺旋孔道負載陰離子的有機染料分子CF351^2-。廣泛的表征證明了染料分子在晶體中的成功摻雜和均勻分布，分子模擬計算進一步證實了熒光染料陰離子通過靜電以及氫鍵相互作用與正電荷的Al₅簇相結合。手性螺旋孔道和熒光陰離子染料分子之間的手性轉(zhuǎn)移，使得摻雜熒光陰離子染料后材料具有明顯的圓偏振發(fā)光(CPL)信號，信號強度已相當于部分手性貴金屬的CPL。該材料可進一步制備成了柔性、透明和廉價的CPL薄膜，展示了潛在的實際應用。

這項工作為手性鋁氧簇的合成提供了有效方法，為低成本的CPL材料合成提供了新途徑。從可持續(xù)發(fā)展的角度，手性鋁氧簇是探索手性領域應用的有力候選者。預計從這項研究開始，將有更多手性鋁氧簇材料被合成，并應用在對映體分離、手性傳感、不對稱轉(zhuǎn)化等方面。相關成果發(fā)表于《美國化學會志》（J. Am. Chem. Soc. 2024, DOI: 10.1021/jacs.3c13244）上。海西聯(lián)培碩士生陳冉旗為本文第一作者，方偉慧研究員為通訊作者。

圖1. 化合物的多重手性以及制備柔性CPL薄膜的示意圖

文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.3c13244

（張健課題組供稿）