手性配位空间的构筑及性能研究

Chiral coordination space materials, owing to their unique structures and properties, have shown important potential applications in many fields. Until now, there are still great challenges in rational construction of these materials. Aiming at these challenges, the concept of “asymmetric induced element” has been drawn into this project, based on which the chiral coordination space could be achieved by utilizing the supramolecular interactions between it and building blocks. In this project, we will explore the construction strategies and the transfer mechanisms of chirality in chiral coordination space. Furthermore, the applications of these materials in catalysis, separation and “crystalline sponge” will also be investigated. On this basis, the asymmetric induced element and building blocks could be further optimized to improve the properties of chiral materials. The achievements of the project will contribute to the construction and applications of chiral coordination space materials in both theoretical and experimental manners.

手性配位空间材料因其独特的结构和功能，在化学、材料、医药等领域具有非常重要的应用前景。其构筑方法目前还存在着许多亟待解决的重要科学问题，如：单一手性构筑单元的合成问题，手性在空间中的传递问题，手性配位空间与手性分子间的相互作用问题等等。本项目拟围绕这些重大科学问题，提出将手性诱导基元的引入到手性配位空间的构筑中的策略，对无机/有机构筑基元的结构诱导及对配位组装的诱导实现手性在配位空间中的产生和传递，进而实现手性配位空间及相应材料的构筑。基于此，深入研究手性配位空间的构筑规律，探究手性在配位空间中的传递、放大机制，并对所得材料在催化、分离、“晶体海绵”等领域的应用性能进行深入探索。在此基础上进一步通过对手性诱导基元和构筑单元的调整优化，实现材料性能的提升，为手性配位空间的构筑和应用提供新的科学依据和理论指导。

近年来，手性材料因其独特的结构和性质受到越来越广泛的关注。但已有手性材料大多都存在合成工艺复杂、对映过量百分数低以及结构信息模糊等问题，从而限制了其进一步开发及应用。因此，设计开发合成方法简单、 结构信息明确且易于调控的单一手性功能材料成为该领域亟待解决的关键问题。“配位空间”是无机-有机杂化体系中的结构基元通过配位键连接形成的具有特定结构和功能的空间。基于其在组成、结构和构筑等方面的特性，可从微观(原子/分子)到宏观尺度的多层次调控实现手性配位空间精准构筑。因此，深入开展手性配位空间材料的研究具有重要意义。本项目提出将手性诱导基元引入到配位空间中的策略，通过无机/有机构筑基元的结构诱导及对配位组装的诱导实现手性在配位空间中的产生、放大和传递，进而实现手性配位空间及相应材料的构筑。并对获得的稳定手性配位空间材料的手性光学、铁电和压电等功能性质进行了系统研。发展了系列手性配位空间材料的构筑策略，获得了多个系列具有不同性质的手性配位空间材料，相关工作已在JACS，Research等期刊发表论文35篇，获得授权专利11项。希望通过本项目的实施及相关科学问题的初步解决，为本领域的发展起到引领及推动作用。