手性是自然界的基本特征。在分子水平上，对手性分子（如DNA、RNA、蛋白质）的手性识别和转化过程是生命活动最基本的功能之一，以确保代谢途径的高效进行、遗传信息的准确传递和蛋白质功能的正常发挥。实现这种高选择性识别与转化的关键执行者是酶。酶通过精巧的手性活性口袋，能够精确识别底物分子的手性结构与大分子链上的特定序列，从而实现手性生物分子的构筑与转化。这种源于生命体系的手性识别能力，不仅仅局限于天然生物分子。酶同样对人工合成手性底物展现出优异的识别与催化转化能力。例如蛋白酶Proteinase K能选择性识别聚（L-乳酸）并完成其催化水解，而聚（D-乳酸）却难以被识别因此水解活性很低。酶所表现出的强大手性识别能力反映出其结构设计的精巧性。

通过合成催化剂（如金属配合物、有机催化剂等）实现不对称催化一直是合成化学与催化领域的长期追求与重大挑战。该领域在2001和2021年两次获得诺贝尔化学奖，突出了其重要的研究价值。然而目前的科学研究集中在对手性小分子的选择性转化。相比于小分子单体，大分子具有更复杂的空间结构与手性位点排布。这一特征对合成催化剂的立体区分能力提出了更高的要求，同时传统的小分子催化识别机制难以适用。以上挑战使得基于合成催化剂实现对手性大分子手性识别的相关研究几乎空白。

中心长期致力于手性识别与催化转化的研究，在前期的研究中，实现了系列对小分子手性识别与转化的手性单体的立体选择性聚合研究（J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 9084−9095; Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202417075; Sci. China Chem. 2025, 68, 1916–1928等）。近期，其研究领域进一步拓展到具有挑战性的对大分子手性识别与转化的研究。团队基于仿酶催化的研究思路，以具有代表性的手性聚乳酸（PLA）为模型聚合物，利用具有限域空间结构的BisSalen-Al作为催化剂，首次实现了对聚乳酸的手性识别以及立体选择性解聚为手性丙交酯单体过程（图1）。

图1 利用酶和合成催化剂对小分子和大分子的不对称催化

研究工作深入探讨了催化剂结构与解聚立体选择性之间的构效关系，揭示了催化剂的限域结构是实现对聚合物手性识别与催化转化的关键。通过催化剂的结构优化，两种构型聚乳酸的解聚速率差可达37.5倍，与催化剂手性匹配的聚乳酸能够高效完成解聚到手性单体过程，而不匹配的聚乳酸则难以发生解聚。为了深入理解选择性识别的机制，中心研究人员通过反应过程跟踪与动力学研究、催化剂结构解析、催化剂与底物作用物种分析以及DFT计算等，明确了催化剂立体选择性识别链末端并催化闭环的解聚机制。该方法进一步扩展到立构复合和手性二嵌段聚乳酸的动力学拆分解聚，获得高光学纯度的手性丙交酯单体与手性聚乳酸。该研究将不对称催化拓展到手性聚合物对映选择性转化领域。

相关研究成果近期发表于Nature Communications上。研究工作获得了审稿专家的高度认可，被审稿专家评价为“the first example of stereoselective depolymerization and certainly merits consideration in a broad readership journal”（首个立体选择性解聚实例，无疑值得在面向广泛读者的期刊中予以探讨）；“represents a noteworthy conceptual advance that extends asymmetric catalysis into the macromolecular realm”（标志着一个引人注目的概念性进展，将不对称催化延伸至大分子领域）。

该项工作由催化聚合与工程研究中心完成，杨茹琳博士为论文第一作者，徐广强研究员、王庆刚研究员为通讯作者。该科研成果获得了中国科学院A类先导专项、国家自然科学基金、山东省自然科学基金以及山东省人才计划等项目的支持。

原文DOI: 10.1038/s41467-026-70164-1.