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近日，精密測量院研究團隊在“分離譜峰，不分離樣品”的核磁共振波譜學策略研究方面取得新進展。研發出了苯丙氨酸–賴氨酸寡肽 (FK)4 可自組裝形成具有雙功能特性的核磁共振（NMR）介質，在同一體系中實現對映體區分與相對構型解析的同步測量，為有機化合物立體結構解析提供了新思路，相關研究成果發表在《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society）上。
圖1. (FK)4的雙功能特性表征。圖片來源：J. Am. Chem. Soc.
在有機分子立體結構解析過程中，手性分析與各向異性測量通常依賴不同實驗體系分步完成，操作流程繁瑣。針對這一長期存在的技術瓶頸，研究團隊從(FK)?自組裝體系出發，開發了新型排列介質(FK)4。(FK)4在溶液中可自組裝形成 β-折疊納米纖維結構的溶致液晶相，一方面為小分子提供弱取向環境，用于測量殘余化學位移各向異性（RCSA）以解析相對構型；另一方面，其手性多肽骨架與對映異構體之間的差異性相互作用可誘導對映體 NMR 信號發生裂分，實現高分辨的手性區分。由此，在同一體系中同步實現了相對構型解析與對映體識別的雙功能集成。實驗表明，在質子去耦 13C NMR 譜中，氨基酸、糖類及手性藥物分子均表現出清晰的對映體信號裂分，積分結果與 HPLC 參考數據呈良好線性關系，驗證了其定量可靠性。該體系同時兼容?1H 和 ?19F 核檢測，并可在甲醇、異丙醇等質子性有機溶劑中自組裝形成液晶相，排列程度可通過溫度調控，實現各向異性強度的可控切換。該研究拓展了各向異性 NMR 測量策略，將結構解析與手性分析整合于單一樣品和統一實驗條件下完成。
在此基礎上，研究團隊建立了一套“即插即用”的分析流程：將反應產物直接溶解于含 (FK)4 的氘代甲醇中，通過 13C NMR 即可觀察到對映體信號裂分；隨后對同一樣品進行溫度調控，實現各向異性態與各向同性態之間的可逆轉換，通過測量兩種狀態下的化學位移差值（ΔΔRCSA），結合計算化學擬合分析，可準確判定產物的相對構型。該方法實現了在同一樣品中同步完成手性識別與相對構型分析，為各向異性 NMR 技術在立體化學研究中的應用提供了新的思路，并為絕對構型解析奠定了方法學基礎。
該研究相關研究成果以“A Bifunctional Phenylalanine-Lysine Oligopeptide Enabling Both Chiral Differentiation and Relative Configuration Analysis by Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy “為題發表在《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society）。精密測量院博士后彭蕓和博士生朱明君為文章共同第一作者，研究員禾立春和劉買利為共同通訊作者。
該研究工作得到了中國科學院B類先導專項和國家自然科學基金項目的支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c22161