手性多孔有机笼（CPOCs）作为生物仿生封装体系的重要人工模拟物，在不对称催化、手性分离及传感等领域具有重要应用价值。然而，传统手性笼的构建多依赖于有限的手性模块（如环己二胺、联萘二胺等），且手性杯芳烃衍生物作为前驱体构建CPOCs的研究长期处于空白。如何开发新型手性模块并实现高效、可扩展的CPOCs创制，是该领域的重要挑战。

近日，中国科学院福建物质结构研究所袁大强研究员团队在《Journal of the American Chemical Society》期刊发表了题为“Phenol[4]arenes: Excellent Macrocyclic Precursors for Constructing Chiral Porous Organic Cages”的研究论文。该研究首次通过克级规模合成新型手性杯[4]芳烃衍生物——苯酚[4]芳烃（PC[4]A），并以其为前驱体构建了两种具有超大空腔的手性多孔有机笼（CPOCs），实现了氨基酸对映体的高效识别。研究团队通过引入（1S）-樟脑酸酯作为手性拆分剂，成功获得对映体纯度>99.9%的(+)-(P)-PC[4]A和(-)-(M)-PC[4]A，产率分别达96%和92%。进一步通过Duff反应对PC[4]A进行四甲酰化修饰，获得手性构筑单元PC[4]ACHO，并与双/三氨基三苯胺单体通过动态亚胺键自组装，成功制备了[2+4]灯笼状和[6+8]截角八面体两种CPOCs。单晶X射线衍射证实，[6+8]笼状结构内部直径达3.1 nm，空腔体积约5300 ų，脱溶剂后比表面积高达1300 m² g⁻¹，创同类手性笼尺寸纪录。

研究表明，这些CPOCs展现出优异的手性继承性与稳定性：圆二色光谱（CD）显示其手性信号与PC[4]A前驱体呈镜像对称；热重分析表明材料在氮气中可稳定至410 ℃。更重要的是，基于三苯胺单元的荧光特性与手性空腔的协同作用，CPOCs实现了对氨基酸对映体的高效识别。以苯丙氨酸为例，[6+8]笼状结构对L/D型对映体的选择性因子（EF值）达6.47，显著优于多数金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）材料。机理分析表明，笼内丰富的氧/氮位点与手性空腔可通过氢键和C-H···π作用差异化结合氨基酸异构体，触发荧光强度差异响应。研究人员进一步构建了CPOC-P2@PVC复合薄膜，实现了手性氨基酸的可视化快速检测。

该研究突破了手性杯芳烃衍生物难以规模化制备的瓶颈，其中“模块化手性继承”策略构建超大尺寸CPOCs，为手性功能材料的设计提供了新范式。这一成果不仅推动了手性超分子材料在医药分离等领域的应用，也为开发新型仿生封装体系奠定了理论基础。

手性多孔有机笼的构筑

相关成果发表于《Journal of the American Chemical Society》。福建物构所仇凤磊硕士、张鑫婷硕士为论文共同第一作者，福建物构所苏孔钊研究员、袁大强研究员为共同通讯作者。研究工作获得国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c16508

（袁大强课题组供稿）