シクロデキストリンベースの微小極性有機ネットワークを使用したアミノ酸エナンチオマーを認識するための電気化学キラルセンサー

背景：カイラリティは本質的にユビキタスな現象ですが、エナンチオマーはさまざまな薬理学的活動と毒物学的効果を示します。したがって、キラルの認識は、生命科学、化学統合、医薬品開発、材料科学などのさまざまな分野で極めて重要な役割を果たします。明確に定義された負荷能力と秩序化された構造を備えた新しいキラル複合材料の合成は、電気化学キラル認識アプリケーションの重要な可能性を秘めています。ただし、選択的で安定した電気化学的キラル認識材料の設計は、依然として困難な作業です。 結果：この作業では、キラル認識剤としてシクロデキストリン修飾マイクロ極オーガニックネットワークを使用したトリプトファン（TRP）エナンチオマー認識のためのシンプルで迅速な電気化学センシングプラットフォームを構築します。キラル微小環境を備えたCD-Monは、キラル分子ヘプチル-6-ヨウゾ-6-デオキシβ-シクロデキストリンと1、4-ジエチニルベンゼンのソノガシラ - ハギハラ結合反応により調製されました。BSAの接着により、CD-Monが電極表面にしっかりと固定され、キラルタンパク質として、相乗効果によりキラル認識能力を改善できます。キラルアミノ酸は、MONの細孔伝導中にキラル微小環境と完全に接触しており、L-TRPは、立体障害、宿主認識、水素結合により、CD-Mon/BSAにより安定して結合します。したがって、電気化学センサーは、トリプトファンエナンチオマー（IL-TRP/ID-TRP = 2.02）を効果的に識別でき、L-TRPで2.6μMの検出限界を示します。UV-VIS分光法により、電気化学結果と一致して、トリプトファン鏡像に対するCD-Monの吸着能力が確認されました。 重要性：調製されたキラルセンサーは、優れた安定性、再現性（RSD = 3.7％）、および選択性を備えており、94.0％-101.0％の回復を伴う実際のサンプルでのトリプトファンラセミおよび定量分析における単一異性体の定量的検出を実現します。この研究は、キラル電気化学におけるMONの最初の応用を表しており、キラルセンサーのアプリケーション範囲を拡大し、分離科学と電気化学センシングにおいて非常に重要性を保持します。

BACKGROUND: Chirality is a ubiquitous phenomenon in nature, but enantiomers exhibit different pharmacological activities and toxicological effects. Therefore, Chiral recognition plays a pivotal role in various fields such as life sciences, chemical synthesis, drug development, and materials science. The synthesis of novel chiral composites with well-defined loading capabilities and ordered structures holds significant potential for electrochemical chiral recognition applications. However, the design of selective and stable electrochemical chiral recognition materials remains a challenging task. RESULT: In this work, we construct a simple and rapid electrochemical sensing platform for tryptophan (Trp) enantiomer recognition using cyclodextrin-modified microporous organic network as chiral recognition agent. CD-MON with chiral microenvironment was prepared by Sonogashira-Hagihara coupling reaction of the chiral molecule heptyl-6-iodo-6-deoxyβ-cyclodextrin and 1, 4-Diethynylbenzene. The adhesion of BSA makes CD-MON firmly fixed on the electrode surface, and as a chiral protein, it can improve the chiral recognition ability through synergistic effect. Chiral amino acids are in full contact with the chiral microenvironment during pore conduction of MON, and L-Trp is more stably bound to CD-MON/BSA due to steric hindrance, host-guest recognition and hydrogen bonding. Therefore, the electrochemical sensor can effectively identify tryptophan enantiomers (IL-Trp/ID-Trp = 2.02), and it exhibits a detection limit of 2.6 μM for L-Trp. UV-Vis spectroscopy confirmed the adsorption capacity of CD-MON towards tryptophan enantiomers in agreement with electrochemistry results. SIGNIFICANCE: The prepared chiral sensor has excellent stability, reproducibility (RSD = 3.7%) and selectivity, realizes the quantitative detection of single isomer in tryptophan racemic and quantitative analysis in real samples with 94.0%-101.0% recovery. This work represents the first application of MON in chiral electrochemistry which expands the application scope of chiral sensors and holds great significance in separation science and electrochemical sensing.