2025年8月28日，香港中文大学黄陟峰团队联合香港城市大学、大湾区大学、浙江理工大学、上海交通大学、香港浸会大学以及深圳职业技术大学在Chem期刊上发表了题为“Dynamic Kinetic Resolution of Helical Polycyclic Arenes Directed at Inorganic Chiral Surfaces Deposited via Substrate Rotation”的研究成果。他们提出了一种通用且高效的策略，巧妙地利用具有原子级手性形貌的无机材料表面作为“模板”进行手性传递，成功实现了对这类动态手性分子的精准构型调控。论文的通讯作者是香港城市大学钟虓龑、大湾区大学夏广杰、浙江理工大学沈程硕、香港中文大学黄陟峰；第一作者是秦萍、刘俊俊和张淼。

自然界充满了奇妙的手性现象：如同我们的左右手，许多分子也存在两种互为镜像但无法重叠的构型。生命现象更是展现出“同手性”特征——例如，构成蛋白质的氨基酸几乎都是左手性（L型），而组成DNA和RNA的核糖都是右手性（D型）。如何在化学合成中高效地获得单一构型的手性分子，对于生物医药、功能材料等领域至关重要。然而，对于一些具有低外消旋能垒的分子，它们的两种手性构型可以快速地相互转化。要控制这类分子的最终手性，实现定向“动态动力学拆分”（Dynamic Kinetic Resolution, DKR），是一个极具挑战性的课题。

在这项工作中，研究组运用了一种名为“掠射角沉积”（Glancing Angle Deposition, GLAD）的物理气相沉积技术。通过在沉积过程中让承载样品的基底进行可控旋转，制备出具有原子尺度手性形貌的无机材料表面：当基底顺时针旋转时，可得到右手性（nRH）的纳米结构表面；而逆时针旋转则得到左手性（nLH）表面。

图1：无机手性表面精准操控分子手性示意图。

研究团队以氮掺杂的螺烯分子（2-A[4]H和4-A[4]H）作为研究对象，这类分子的右手螺旋（P型）和左手螺旋（M型）构型之间转换的能垒极低（~4 kcal/mol）。实验结果表明，无机的原子尺度手性表面能够像一位“指挥官”，决定性地指导分子自组装的最终手性：当螺环芳烃分子在左手性（nLH）的无机材料（如二氧化硅、氧化钛、氧化铁、氧化锡、金等）表面上聚集时，它们会一致地形成M型的均一手性聚集体；反之，在右手性（nRH）的表面上，则会得到P型聚集体。

图2：GLAD调控的螺烯分子动态手性自拆分。

这一精准手性自拆分的原理包括两个步骤：首先是对称性破缺。具有原子级螺旋台阶的手性无机表面，通过非共价键（如分子中的氮原子与无机表面的相互作用）选择性地吸附与之手性匹配的分子构型。随后是手性放大。第一层分子的手性被固定后，它们就构成了新的手性模板。后续的分子在π-π堆积作用下，倾向于以与第一层分子同样手性的构型聚集，使得最初微弱的手性优势被逐层放大，最终形成宏观上可观测的、单一手性的分子聚集体。

图3：手性无机表面实现定向手性自拆分的机理。

这项研究为解决动态动力学拆分中的手性控制难题提供了一种通用、可靠且高效的新方法，为后续手性材料的高效定制合成开辟了新思路。更深远地，可为探索生命起源中的同手性之谜提供了可能的实现模型，让我们对生命如何从无序走向有序这一终极问题，有了更丰富的想象空间。（来源：科学网）

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.chempr.2025.102720