综述：基于超分子大环的手性传感/识别研究进展

这篇综述系统总结了超分子大环化合物（如环糊精CDs、杯芳烃、BINOL衍生物等）在手性传感领域的最新进展，重点阐述了两类大环主体（手性大环和构象诱导型非手性大环）的设计策略及其在氨基酸、糖类、药物分子等对映体识别中的应用。文章通过典型案例（如Tr?ger's base大环对药物中间体的41倍对映选择性）揭示了非共价相互作用（氢键、π-π堆积）与空间匹配性在ee值（enantiomeric excess）检测中的协同机制，为开发高效手性传感器提供了分子工程学指导。

　　

超分子大环的手性传感革命

引言
手性现象在自然界中无处不在，从生物大分子（如L-氨基酸）到药物分子（如D-普萘洛尔），对映体往往表现出截然不同的生物活性。传统色谱分析法（HPLC、CE）虽可靠但耗时昂贵，而基于超分子大环的手性传感器凭借其可定制的空腔结构和多重结合位点，通过荧光、圆二色性（ECD）或电化学信号实现快速检测，成为新兴解决方案。

手性碳单元大环主体

环糊精：多功能手性平台
天然环糊精（α-、β-、γ-CD）由D-葡萄糖单元构成，其锥形疏水空腔可通过包结作用区分对映体。例如硫醇化β-CD通过氢键差异实现对甲硫氨酸（Met）对映体的识别（结合常数差异达1.97倍）。最新研究将CDs与石墨烯、共价有机框架（COF）复合，显著提升检测灵敏度。

手性冠醚的精准捕获
葡萄糖衍生的冠醚1通过熵驱动机制优先结合L-氨基酸甲酯（如苯丙氨酸甲酯，K_a
=142 M^-1
），其结合能差异源于疏水侧链的空间匹配。等温滴定量热法（ITC）揭示该过程熵增占主导，为水相手性识别提供新思路。

大环芳烃的构象工程

杯芳烃的“智能翻转”
(S)-苯乙胺修饰的杯芳烃2在金表面形成超分子层，对蜜二糖的接触角测量显示1.97倍对映选择性。分子模拟证实其锥形构象中手性臂与糖类羟基形成特异性氢键网络。

BINOL管道的发光调控
四羧酸功能化的RRRR-3大环像分子“珊瑚”包裹手性螺二醇（SPINOL），产生18.7倍的荧光信号差异。DFT计算显示R型客体完全进入空腔，而S型仅部分插入，导致相反的激基缔合物发光。

构象诱导型非手性大环

柱芳烃的动态平面手性
柱[5]芳烃通过氧原子穿越空腔翻转（FIIPC）产生瞬时平面手性。棱柱[5]芳烃18对氨基酸衍生物的识别常数比柱芳烃高10倍，其ECD信号与R_p
/S_p
构象直接相关。

蒽基纳米管的双级手性
水溶性蒽管25与ATP结合后，先诱导M型螺旋构象（一级手性），进而引发蒽环二聚体堆叠（二级手性）。这种“手性级联”现象为核苷酸检测提供双重信号放大。

未来展望
当前挑战在于平衡大环合成成本与性能。Tr?ger's base大环17虽实现41倍对映选择性，但复杂合成步骤限制其应用。未来或将AIE（聚集诱导发光）基团与动态共价化学结合，开发可循环使用的固态传感器，推动手性分析从实验室走向工业化。