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BINOL基探针在分子识别中的应用进展：综述了荧光、UV-Vis、圆二色、NMR、电化学、凝胶坍塌及色谱分离等检测方法，分析了模块化取代、分子间作用（氢键、π-π堆积、金属配位）及微环境调控对手性识别的影响。研究揭示了BINOL结构设计与检测性能的构效关系，并探讨了其在药物分析、催化和功能材料中的潜在应用。
毛一帆|蒲琳
北卡罗来纳大学教堂山分校医学院，125 Mason Farm Rd，Marsico Hall，教堂山，NC 27599
摘要
分子手性在药物研发、催化和功能材料领域发挥着重要作用。在众多手性结构中，BINOL（1,1′-双-2-萘酚）因其出色的性能而受到广泛关注。本文综述了过去十年基于BINOL的探针（包括小分子、聚合物和超分子/多孔材料）在手性分子对映选择性识别方面的研究进展。讨论围绕两个轴展开：（1）对映体区分的读出方法（荧光、圆二色性、核磁共振等）；（2）基于BINOL的探针的结构类别和设计逻辑。案例研究系统地展示了结构设计与读出方法、测试环境、相互作用类型（如共价/氢键、金属配位）、底物范围以及手性偏好之间的关系。同时分析了实际限制（包括底物限制和对金属添加剂的依赖性）以及测试环境与识别行为之间的相互作用。这些讨论和分析旨在促进手性传感研究领域的进一步发展。
引言
手性在分子科学中无处不在，并深刻影响着药物、催化剂和功能材料的性能。1, 2, 3, 4, 5 对映体选择性分子识别已从早期的定性观察发展为一种基于设计的科研实践。在用于构建手性宿主和探针的骨架中，1,1′-双-2-萘酚（BINOL）（图1）因其刚性的C2对称性、2/3/4/5/6/7位置的模块化衍生化能力以及能够进行可逆的共价和非共价相互作用而脱颖而出。6, 7, 8 在过去十年中，基于BINOL的系统（包括小分子、大环化合物（如冠醚和内酰胺）、聚合物、多孔框架（MOFs/COFs/MOGs）、手性固定相（CSPs）、膜和机械互锁分子）在多种有机底物上的对映体区分方面取得了稳定且显著的进展。
BINOL平台中的信号转导可以依赖于多种读出方式：荧光被广泛使用，而紫外-可见吸收（UV-Vis）、圆二色性（CD）、核磁共振（NMR）分析、电化学响应和色谱分离也起着重要作用。8 在宿主-客体层面，识别通常源于一种或多种相互作用，包括可逆的共价连接（例如含有醛基的宿主与胺基之间的亚胺/腙的形成）、氢键、金属配位、π–π堆叠以及疏水/亲水相互作用。在某些系统中，金属离子作为关键辅因子，形成宿主-客体-金属复合物，从而增强结合力，促进手性识别并放大读出信号。
2015年，Yu S.等人总结了基于BINOL的分子识别方面的进展，8 最近Yu F.等人（2020年）回顾了BINOL在荧光分析中的应用。9 在本文中，我们回顾了自2014年以来基于BINOL的探针在多种手性底物（胺、氨基醇、氨基酸、羧酸等）识别方面的研究进展。我们总结了主要的读出技术，包括荧光、紫外-可见吸收、圆二色性（CD）、核磁共振（NMR）、电化学、宏观响应（如凝胶塌陷）和色谱分离。我们重点关注BINOL的分子结构及其与底物的相互作用（如共价键合、氢键、π–π和CH···π接触、卤素键合以及金属配位），以系统地描述过去十年的进展。此外，我们还强调了微环境控制（如溶剂系统、超分子微环境和界面/多相相互作用）如何提高性能并扩大底物范围。通过围绕这些设计原则组织基于BINOL的对映体选择性探针，我们希望为下一代基于BINOL的探针的合理设计做出贡献。
章节摘录
荧光分析
有机分子在荧光识别中的荧光特性已被广泛研究。10, 11, 12, 13 BINOL是一种手性荧光团：其轴向手性使其具有对映体识别潜力，而萘酚单元赋予其对手性底物的荧光响应性。为了产生荧光读出，BINOL的发射需要在底物结合时被淬灭或之后恢复/增强。因此，关键过程包括围绕1,1′轴的旋转，
紫外-可见吸收分析
基于BINOL的探针可以通过紫外-可见吸收实现手性识别。8 与荧光探针相比，紫外-可见吸收适用于那些吸收强但自身不发光的宿主-客体复合物；此外，许多荧光设计在紫外-可见吸收上也表现出对映体选择性差异，使得该方法不受发射强度的影响。20, 53 鉴于紫外-可见光谱仪的成本低廉和广泛可用性，它成为基于BINOL的研究的重要方法。
圆二色性分析
对于基于BINOL的探针，圆二色性（CD）提供了直接的手性识别读出方式。基于BINOL的宿主-客体复合物可以将对映体的立体化学偏好转化为左旋和右旋圆偏振光之间的明显差异（Δε）：在宿主-客体结合过程中，协同的氢键、π–π堆叠和/或金属配位会使组装更加刚性，导致构象偏差并增强激子耦合。
核磁共振（NMR）分析
BINOL衍生物可以通过氢键、离子配对、π–π相互作用等相关力与手性底物形成非对映异构体复合物。在核磁共振时间尺度上，这些相互作用会引起化学位移（δ）、峰形/分裂和其他光谱特征的变化，从而实现对映体的区分和结合热力学的定量分析。实际应用主要分为两类：（I）BINOL作为手性溶剂（CSA）用于快速对映体分离电化学分析
电化学（EC）读出为基于BINOL的系统提供了非光学的手性识别方法。在宿主-客体结合过程中，BINOL形成的手性微环境会影响宿主/客体的电化学行为——表现为峰电位（ΔEp的变化、峰电流的变化及相关效应——从而产生对映体选择性信号。因此，电化学分析成为基于BINOL的手性传感的强大平台，过去在这方面取得了显著进展。凝胶塌陷
手性凝胶相塌陷为基于BINOL的系统提供了一种宏观的手性识别方法。145 手性底物与含BINOL的凝胶结合会破坏交联并触发凝胶塌陷。由于BINOL框架创造了手性微环境，因此凝胶与底物的相互作用以及塌陷的程度具有对映体选择性。因此，基于BINOL的凝胶的对映体依赖性塌陷提供了一种无需仪器即可观察的手性识别方式。基于手性固定相的分析
基于BINOL的手性固定相（CSPs）已用于手性识别和分离超过40年。147, 148 手性区分通常源于氢键、π–π相互作用、C-H···π相互作用、疏水/范德华相互作用和离子配对/静电相互作用的协同作用，这些作用共同实现了对映体分离。在过去十年中，基于BINOL的CSPs取得了显著进展，包括扩展到基于BINOL-COF的CSPs。(R
总结
在过去十年中，对BINOL骨架的战略性修饰产生了多种用于手性分析和对映体区分的基于BINOL的探针。其中，BINOL-醛探针通过共价亚胺形成被最广泛用于手性胺（包括α-氨基酸、1,2-二胺和β-氨基醇）的识别；亚胺修饰的BINOL同样可以通过交换形成分析物亚胺，并表现出与BINOL-醛类似的行为。氟烷基酮
CRediT作者贡献声明
蒲琳：撰写 – 审稿与编辑。毛一帆：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿
写作过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明
在准备本工作时，作者使用了ChatGPT 5来改进语言和可读性。使用该工具/服务后，作者根据需要对内容进行了审查和编辑，并对出版物的内容负全责。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
LP感谢美国国家科学基金会（CHE-2153466）对本论文准备的部分支持。
