巴塞罗那大学
Rshort和Rlong设备的图示
b .旋转角度θ的定义
射流装置入口部分的细节
为了实现同心流体动力学3D聚焦，设计了2 mm长的同心针，以输送通过主通道中心的中心入口注射的溶液，同时被通过侧向入口供给的溶液产生的鞘包围
d .质子化诱导的TPPS3聚集产生固有手性J-聚集体的示意图(注意:在卟啉的漫画中，黄色球代表带有或不带有磺酸酯基团的苯环)
the Rshort(左)和Rlong(右)装置内形成的二次流轨迹图，显示了短螺距和长螺距螺旋中反向旋转的顺时针和逆时针旋涡的不同相对大小
卟啉被注射到被酸性溶液鞘(蓝色区域)包围的通道中间(红色)
边界条件:中央入口处15 M TPPS3，侧面入口处10 mM HCl
鸣谢:塞维姆等，自然通讯(2022) 如果我们比较右手和左手，我们可以看到这些是镜面图像——也就是说，就像镜子里反射的对称形状——它们不能相互叠加
这种特性就是手性，这是物质的一个特征，在从DNA分子到心肌组织的不同尺度上与生物结构的对称性有关
现在，根据来自巴塞罗那大学化学系和理论与计算化学研究所(IQTC)的UB讲师Josep Puigmartí-Luis领导的一项研究，发表在《自然通讯》杂志上的一篇新文章揭示了一种在纳米场分子之间转移手性的新机制
手性:从基本粒子到生物分子 手性是决定生物分子生物活性的物质的固有属性
“自然是不对称的；它有左和右，可以分辨出它们之间的区别
构成生物物质的生物分子——氨基酸、糖和脂类——是手性的:它们由化学性质相同的分子组成，这些分子互为镜像(对映体),这一特征提供了作为活性化合物的不同性质(光学活性、药理作用等)
)，”ICREA大学材料科学和物理化学系研究员Josep Puigmartí-Luis指出
“对映异构体在化学上是相同的，直到它们被放在一个可以区分它们的手性环境中(就像右鞋‘识别’右脚一样)
由同手性分子构成的生命系统是手性环境(具有相同的对映体)，是手性环境，因此它们可以“识别”对映体种类并以不同的方式作出反应
此外，它们可以容易地控制生物化学过程中的手性符号，产生立体专一性转化
" 如何通过化学反应获得手性分子 手性控制在药物、农药、香料、香精和其他化合物的生产中具有决定性作用
每种对映异构体(具有某种对称性的分子)都有不同于其他化学性质相同的化合物的某种活性(其镜像)
在许多情况下，一种对映体的药理活性可能很少，在最坏的情况下，它可能是非常有毒的
“因此，化学家需要能够将化合物制成单一对映体，这被称为不对称合成，”普伊格马蒂-路易斯说
有几种策略可以控制化学过程中手性的符号
例如，使用被称为手性库(例如，氨基酸、羟基酸、糖)的天然对映体纯化合物作为前体或反应物，其在一系列化学修饰后可以成为感兴趣的化合物
手性拆分是另一种选择，它能够通过使用对映体纯的拆分剂来分离对映体，并以纯对映体的形式回收目标化合物
使用手性助剂帮助底物以非对映选择性方式反应是获得对映体纯产物的另一种有效方法
最后，不对称催化——基于不对称催化剂的使用——是达到不对称合成的最高步骤
“上面描述的每种方法都有其优缺点，”巴塞罗那大学有机化学系的成员和这项研究的合作者Alessandro Sorrenti指出
“例如，手性拆分——工业生产对映体纯产品最普遍的方法——固有地局限于50%的产率
手性库是对映体纯化合物的最丰富来源，但通常只有一种对映体可用
手性辅助方法可以提供高的对映体过量，但是它需要额外的合成相来添加和去除辅助化合物，以及纯化步骤
最后，手性催化剂可能是有效的，并且仅少量使用，但是它们仅在相对少量的反应中有效
" “所有提到的方法都使用对映体纯的化合物——以金属催化剂的拆分剂、助剂或配体的形式——最终直接或间接来自天然来源
换句话说，自然是不对称的终极形式
" 通过流体动力学控制手性符号 这篇新文章描述了如何在宏观水平上调节螺旋反应器的几何形状，从而能够在纳米尺度上控制过程的手性符号，这是科学文献中迄今为止前所未有的发现
此外，通过不对称二次流的流体动力学和试剂浓度梯度的时空控制的相互作用，手性自上而下地转移，将螺旋管操纵到分子水平
Puigmartí-Luis指出:“为了实现这一点，我们需要了解并描述反应器内发生的传输现象，即流体动力学和质量传输，它们决定了试剂浓度前沿的形成以及反应区在特定手性区域的位置。”
在螺旋通道中，流动比在直通道中更复杂，因为弯曲的壁产生离心力，导致在垂直于流体方向(主流)的平面中形成二次流
这些二次流(涡流)具有双重功能:它们是相反的手性区域，并为对映体选择建立必要的手性环境
此外，通过装置内的平流和试剂浓度梯度的发展
通过在宏观水平上调节螺旋反应器的几何形状，有可能以这样的方式控制二次流的不对称性，即反应区——试剂以合适的浓度相遇进行反应的区域——专门暴露于两个涡流之一，从而暴露于特定的手性
Puigmartí-Luis说:“这种基于合理控制流体流动和传质的手性转移机制，最终能够根据螺旋反应器的宏观手性控制对映体选择，其中螺旋的手性决定了对映体选择的方向。”
这些发现揭示子在分子水平上实现对映体选择的新前沿——不使用对映体纯化合物——仅通过结合几何学和流体反应器的工作条件
Josep Puigmartí-Luis总结道:“此外，我们的研究为手性转移的潜在机制提供了一个新的基本观点，证明了生物物质的这种内在属性是基于物理和化学限制的相互作用，在多个长度尺度上协同作用。”
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