Une équipe de recherche dirigée par le professeur Zhang Guoqing de l’Université des sciences et technologies de Chine (USTC) de l’Académie chinoise des sciences (CAS) a présenté un nouveau capteur moléculaire-solide qui permet une reconnaissance chirale rapide des acides aminés naturels à température ambiante. phosphorescence (RTP), surmontant les limites de complémentarité structurelle et de généralité des méthodes traditionnelles basées sur la luminescence. Leur résultats sont publiés dans Communications naturelles.
Les systèmes RTP dopés par l’hôte-invité ont réalisé des progrès significatifs dans les applications de divers domaines, notamment l’optoélectronique de nouvelle génération, la bioimagerie à contraste élevé et la reconnaissance chirale. Avec l’attention croissante portée à la conception de systèmes RTP avec des fragments chiraux, la compréhension de la relation entre structure et propriété est devenue cruciale.
En tirant parti du rôle essentiel de la chiralité dans l’évolution naturelle, en explorant des méthodes spectrales plus riches pour comprendre la corrélation entre la chiralité moléculaire, les états excités et le spin électronique, nous éluciderons les principes fondamentaux et conduirons à des transformations technologiques innovantes.
Dans leurs travaux antérieurs publié en 2023, l’équipe du professeur Zhang a découvert et nommé pour la première fois le phénomène d’amélioration de la phosphorescence chirale-sélective (CPE), révélant la dépendance à la chiralité du transfert d’énergie entre les molécules.
Dans cette étude, ils ont proposé un schéma de détection plus universel permettant une reconnaissance chirale rapide du RTP. Ils ont découvert que les acides aminés réagissent avec le chlorure de 2-naphtoyle hautement réactif dans des conditions douces, formant des accepteurs d’énergie chiraux. Ce processus sensibilise la génération de RTP dans un milieu donneur d’énergie triplet. Dans le même temps, le dérivé de L-phénylalanine sert de donneur d’énergie triple universel, offrant des avantages en matière de production et de purification de masse.
L’équipe a initialement confirmé la faisabilité d’une conception modulaire dans les systèmes CPE. Les résultats expérimentaux ont montré que, sous différents rapports de dopage, les facteurs d’amélioration de la fluorescence étaient relativement faibles, allant de 1,6 à 3,2. Cependant, dans les mêmes conditions, les facteurs d’amélioration des spectres RTP ont augmenté de manière significative.
Cette différence est attribuée au fait que la fluorescence de l’invité peut se produire via le transfert d’énergie de Förster et de Dexter, tandis que le RTP de l’invité est limité au transfert d’énergie de Dexter.
En outre, la méthode de préparation optimale a été déterminée en comparant les rapports d’intensité spectrale selon différentes méthodes de préparation, et un criblage des 15 acides aminés naturels et de leurs énantiomères non naturels a été réalisé sur la base du schéma établi. Les résultats ont montré que cette méthode présente la plus grande applicabilité parmi tous les systèmes de détection chirale luminescente publiés, avec des temps de reconnaissance aussi courts que quelques minutes.
Enfin, en introduisant des atomes lourds (par exemple le brome) pour moduler la structure moléculaire et améliorer le taux de transition de rayonnement des molécules invitées, de meilleurs effets d’amélioration de la phosphorescence ont été obtenus. Ce résultat démontre la possibilité d’optimiser les structures moléculaires sous la direction des principes CPE pour obtenir de meilleures conditions de reconnaissance, mettant en valeur les avantages de la reconnaissance par détection RTP organique.
Plus d’information:
Xiaoyu Chen et al, Reconnaissance chirale rapide par phosphorescence à température ambiante des acides aminés naturels, Communications naturelles (2024). DOI : 10.1038/s41467-024-47648-z
Fourni par l’Université des sciences et technologies de Chine