手性普遍存在于自然界，是生命体系的基本特征之一。从原子级水平上研究手性团簇的手性来源、多重手性对手性化学及团簇化学有着极其重要的意义。然而，手性金属有机簇合物仅约占手性晶态化合物的7.8%，主要集中在贵金属、稀土和过渡金属。近期，中国科学院福建物质结构研究所方伟慧研究员采用协同配位合成策略，构筑了首类手性铝氧簇（cAlOCs）并应用于圆偏振发光。

在自然界中，氨基酸的分子手性决定了蛋白质的螺旋手性，最终表现为多尺寸的生物分子的宏观手性。此类由手性氨基酸和辅助螯合配体2，6吡啶二羧酸稳定的cAlOCs-Al₅簇体系，整合了团簇分子的手性、类DNA手性双螺旋以及手性氢键qtz拓扑。基于团簇间的氢键弱相互作用，实现了团簇间的手性转移与放大，并为组装手性拓扑提供了一种以四连接的团簇为节点的新拓扑学方法。此外，这种协同配位合成策略具有良好的普适性，不仅可扩展到不同的同构配体，还可以扩展到不同的抗衡离子。此类cAlOCs材料可以实现克级水平放大合成，且具有较好的稳定性和高的BET比表面积。

此外，研究人员将这类cAlOCs材料应用在手性光学中。由于团簇的超分子结构中存在直径约1纳米的一维通道以及团簇抗衡阴离子具有可替换性，研究人员利用纳米级的螺旋孔道负载阴离子的有机染料分子CF351^2-。广泛的表征证明了染料分子在晶体中的成功掺杂和均匀分布，分子模拟计算进一步证实了荧光染料阴离子通过静电以及氢键相互作用与正电荷的Al₅簇相结合。手性螺旋孔道和荧光阴离子染料分子之间的手性转移，使得掺杂荧光阴离子染料后材料具有明显的圆偏振发光(CPL)信号，信号强度已相当于部分手性贵金属的CPL。该材料可进一步制备成了柔性、透明和廉价的CPL薄膜，展示了潜在的实际应用。

这项工作为手性铝氧簇的合成提供了有效方法，为低成本的CPL材料合成提供了新途径。从可持续发展的角度，手性铝氧簇是探索手性领域应用的有力候选者。预计从这项研究开始，将有更多手性铝氧簇材料被合成，并应用在对映体分离、手性传感、不对称转化等方面。相关成果发表于《美国化学会志》（J. Am. Chem. Soc. 2024, DOI: 10.1021/jacs.3c13244）上。海西联培硕士生陈冉旗为本文第一作者，方伟慧研究员为通讯作者。

图1. 化合物的多重手性以及制备柔性CPL薄膜的示意图

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.3c13244

（张健课题组供稿）