具有天然产物结构鉴定功能三嗪基修饰的金属有机框架的组装

One of the main constraints of natural products chemistry and new drug discovery development is the structural determination, especially for the precise structures of compound with multi-chiral centers and various isomers, to seek efficient and accurate methods of structural determination has become an urgent task. Since many natural product molecules are very difficult to crystallization or not crystallization, it is difficult to determine the absolute configuration by the conventional method, the objective of textual study is using the advantage of highly crystalline, adjustable structure and specific recognition of metal-organic frameworks, as well as the strong electron affinity, good chemical and thermal stability of triazinyl, to design and synthesize a series of triazine-based pyridine/pyrimidine carboxylic acid organic ligands, and construct porous frameworks with good stability and strong affinity of host-guest, select the complexes which can been used as crystalline sponges. Determine the absolute configuration of small natural products molecules with pharmaceutically active by means of crystalline sponge method crystal sponge method. On that basis, it provides predicted guidance for the applications of metal-organic frameworks in natural products structural analysis and scientific foundation for the synthesis of crystal sponges with specifically recognizing target molecules by optimizing analysis process, exploring structure-property relationships and demonstrating action mechanism.

制约天然产物化学和创新药物发展的主要原因之一是结构鉴定，特别是对多手性中心和异构体化合物绝对构型的确证，寻求高效准确的鉴定方法已成为迫在眉睫的任务。本项目针对天然产物很难结晶或不结晶、常规结构鉴定难以确定构型，利用金属-有机框架材料的高度结晶性、可设计调控和特异性识别功能，以及三嗪基的强电子亲和性、良好的化学稳定性和热稳定性，设计合成系列三嗪基修饰的吡啶/嘧啶羧酸有机配体，构筑稳定的、主客体作用强的多孔框架，筛选出可作为晶体海绵的化合物，利用晶体海绵法单晶衍射技术，对具有药用活性的天然产物小分子进行结构鉴定，确定其绝对构型。在此基础上，优化鉴定分析过程、探索主客体构-效关系、明确作用机制，为金属-有机框架材料在天然产物结构分析应用上提供预测指导，为可控合成特异性识别某类目标分子的晶体海绵提供科学依据。

金属-有机框架（MOFs）化合物由于其高度结晶性、可设计调控和特异性识别功能，以致在新材料领域往往具有良好的性能和潜在的应用价值。而MOFs材料的稳定性和主客体作用是制约和影响其性能应用的关键因素。本项目围绕稳定性高和亲和力强的MOFs的合成与功能研究，通过设计合成系列吡啶基和三嗪基修饰的吡啶羧酸/羧酸配体，制备了20多例具有不同孔尺寸、孔形状和孔极性的高稳定、主客体作用强的MOFs材料，对他们的结构和性质进行了系统深入地研究。项目的主要研究内容包括：1）通过广泛的MOFs作为晶体海绵对鸟巢烷型二萜类小分子进行客体包裹探究，发现主客体作用的强度对客体包裹的成功起到非常关键的作用，当主客体作用不明显或相对较弱时，被吸附的小分子的很难在孔道内有序排列，导致测试样品衍射很弱或无点。其次，发现相较于高对称大孔MOFs，低对称性微孔MOFs更有利于包覆样品的单晶测试。2）获得了系列不但具有较高热稳定性而且具有优良的耐酸、耐碱等化学稳定性的MOFs，低对称性吡啶羧酸配体，如T型、H型可有效避免结构发生穿插的同时获得新型MOFs结构。3）通过实验和理论计算结合对MOFs的构-效关系进行了深入地研究，证明了配体上未配位的N、羟基和三嗪基等基团在提高MOFs的吸附分离、催化和检测特定有机分子等功能起到重要作用。 本项目工作具有较强的系统性和创新性，为MOFs材料的设计合成提供了重要的科学依据和理论指导。项目执行期间，在Chem. Commun., Inorg. Chem., Dalton Trans.等国际知名化学刊物发表SCI论文13篇，实现了项目提出的预期成果目标。同时，另有多个相关的研究成果正在进一步完善与整理发表之中。