中国科学院上海有机化学研究所有机氟化学重点实验室赵延川课题组一直致力于高灵敏度无创在线检测技术的开发。2019年，该课题组撰写了题为“Molecular Sensors for NMR based Detection” 的综述文章（Chem. Rev. 2019, 119, 195），系统总结了核磁共振分子探针的相关工作并展望了该领域未来发展方向。近期，该课题组在原位手性核磁色谱分析技术方面取得进展 (Cell Reports Physical Science DOI：10.1016/j.xcrp.2020.100100)。


       手性分子广泛应用于医药、材料及生命等领域，快速确定手性样品的组成对手性相关科学的发展极为重要。目前最常用的手性色谱分析技术基于分离，相对耗时，难于满足高通量手性分析的需求。基于光谱方法（比如圆二色光谱）可以避免分离，实现原位快速分析，但分析准确性易受微量杂质的干扰。色谱方法的“高精确性”和光谱方法的“原位及快速性”是分析领域一直追寻的优良检测特性，然而却难于整合在同一种分析技术中（图1）。


       为了解决这一难题，他们在本研究中设计了一系列基于手性铝络合物的含氟核磁探针分子（图2）。这些探针分子具有空间受限的手性识别空腔，与手性分析物相互作用时可以产生类似色谱峰的特征氟谱信号用于进行手性区分检测。该方法在原位快速检测的前提下，实现了类似色谱方法的高精确性，可以对醇、酰胺、环醚、亚砜等大量结构不同的手性化合物进行快速分析并且实现不同种类手性物质的同时检测（图3）。当使用具有自动进样功能的核磁共振波谱，该方法在一天内可以完成超过1000个样品的手性分析，满足高通量筛选的测试需求。此外，利用特征氟谱检测信号可以对手性分子的绝对构型进行快速判断，为液体及非晶样品的构型确定提供新的途径（图4）。该方法快速无创的特点及多组分同时分析能力使其有望应用于复杂生命体系中手性物质的原位检测。


       上述研究得到了国家自然科学基金委及中国科学院有机氟化学重点实验室的资助。