具有可调螺距和催化对映选择性的手性超分子螺旋纳米酶

《Science China-Materials》：Chiral supramolecular helical nanozymes with tunable screw pitch and catalytic enantioselectivity

超分子螺旋纳米带通过酒精介导自组装调控螺距（360-3152 nm），Fe3O4负载后实现S-或R-3,4-二羟基苯丙氨酸的高效手性催化，发现催化选择性与螺距呈负相关，揭示溶剂诱导的螺距调控机制对构建可调手性纳米酶的普适性框架至关重要。

　　

摘要

超分子螺旋结构在对手性选择性催化方面具有巨大潜力。然而，在这一领域中，螺旋间距（一个决定空间不对称性的关键结构参数）的作用尚未得到充分研究。为填补这一空白，本文制备了基于5-氨基异酞酸二聚体（DAIPA）的右旋/左旋螺旋纳米带（P/M-DAIPA）。通过一种由醇介导的自组装策略，P/M-DAIPA的平均螺旋间距可以在360–3152纳米的范围内进行调节。机理研究表明，DAIPA之间的氢键相互作用受到醇的种类以及醇/H?O比例的影响，这些因素决定了螺旋的形态和不同的螺旋间距。当Fe?O?纳米颗粒被包裹在P/M-DAIPA纳米带中时，P-M-DAIPA-Fe?O?纳米酶对S-3,4-二羟基苯丙氨酸（DOPA）的催化效率更高；而M-DAIPA-Fe?O?纳米酶对R-DOPA的催化效果较好。更重要的是，催化对手性选择性的影响与螺旋间距呈显著的反相关关系，选择性因子范围从1.52到2.01不等。实验证明，螺旋间距越短，M/P-DAIPA-Fe?O?对R/S-DOPA的吸附对手性选择性的提升越明显，这为理解螺旋间距依赖性的不对称催化提供了重要的机制洞察。总体而言，我们的工作不仅揭示了溶剂对超分子螺旋间距的控制机制，还为设计具有可调手性选择性的手性纳米酶建立了通用框架，推动了手性选择性合成技术的发展。