手性是自然界的一个基本特性,也是生命过程中的一个重要元素。由于不同构型的对映体的生物活性、代谢途径和毒性往往不同,因此需要快速、准确地鉴别手性分析物的方法。核磁共振（NMR）是区分对映体的一种有效技术,通常依赖于衍生化反应或溶剂化来产生具有不同NMR信号的非对映异构体。在这些方法中,通常使用核磁共振氢谱进行对映体的区分检测,然而氢谱的化学位移范围窄,复杂结构中的信号重叠会使解析变得困难,因此,在复杂体系分析检测方面,核磁共振波谱的应用受到限制。相比之下,基于19F NMR分析不易受到背景干扰,具有大的化学位移范围和高的灵敏度,能够产生易于分辨的信号。人们开发了各种19F标记的衍生化试剂,实现了手性胺和醇的对映体分析。此外,还探索了19F标记的分子探针和对映体之间的动态识别,这种动态相互作用引起氟原子周围环境的微小变化,从而得到类似于色谱的19F NMR信号。此前,我们课题组开发带有受限识别手性空腔的19F标记铝探针,实现了对醇、酰胺、环醚、亚砜等一系列路易斯碱性分析物的快速识别区分。由于铝探针对水较为敏感,在实际应用中受到一定的限制,为了进一步拓宽探针的应用范围,我们需要继续开发适用于更多种类分析物的新型19F探针。考虑到络合物的识别性能受中心金属性质以及受限空腔大小的影响很大,因此我们设想是否可以通过改变中心金属或探针骨架来调控含氟探针的检测性能。具体的研究内容主要分为以下两部分:第一部分:利用课题组此前开发的联萘胺三酚骨架,乙醇镓作为金属源合成了镓探针,探究该探针在手性识别和对映体组成方面的潜力。该探针可以成功识别手性单胺、二胺、氨基醇、氨基酸和N-杂环。与先前开发的联萘铝探针相比,镓探针对羟基表现出弱的亲和力,而对氨基显示出更强的亲和力,从而为具有多个路易斯碱性位点的分析物产生简化的19F NMR信号。对于体积较大的分析物,可以把中心金属铝换成镓,以扩大探针的结合口袋,从而允许不同的结合模式快速相互转换,以便产生对应于每个对映体的19F NMR信号。我们进一步证明了镓探针适用于评估在不对称反应中获得的粗产物的对映体过量,无需纯化,而且实验结果与HPLC结果一致。第二部分:我们设计合成了螺环骨架具有不同含氟基团的两种铝探针。其中当含氟基团为三氟甲氧基时,铝探针可以识别区分手性位点在β位的醇、羧酸、酰胺和胺。与此前开发的基于联萘骨架的铝探针相比,螺环骨架手性空腔较小,降低了探针与分析物之间的动态交换速率,因此在检测分析物时得到的19F NMR信号较为尖锐,此外该探针还可以用于确定粗产物的对映过量,无需衍生化。当含氟基团为氟原子时,由于芳基氟较为敏感,而且离分析物手性中心更近,铝探针可以用于检测手性位点在γ位的醇和羧酸,并且对映体的化学位移差较大,这是此前报道的探针难以实现的。