后修饰法调控MOFs孔内空间环境用于手性对映体分离

Metal-organic frameworks (MOFs) are intriguing not only because it can be synthesized with predesigned components and topologies, but also because the spatial environment of pore within frameworks can be elaborately tuned during the self-assembly process. Specially, the spatial configuration plays a critical role for enantioselective separations and chiral catalysis. However, only a few researches have been focused on this particular feature of MOFs. In this project, we propose to control the pore spatial environment of MOFs through post-synthetic modification, and investigate the influence of spatial environment for enantioselective separations. We will first design and synthesize stable MOFs and create a series of MOFs with identical structure, topology and components, but different spatial environment though post-modification of metal nodes and ligands. The purposes of this project are to disclose how the spatial environment inside pore of MOFs affect the performances of enantioselective separations, and establish the structure-property relationships for exploring the potential applications of MOF materials on enantioselective separations.

金属有机框架化合物（简称MOFs）不但具有组分与结构的可控性，而且具有孔内空间环境的可控性。对空间构像的要求正是对映体拆分、手性催化的核心。然而，目前针对该性质的研究报道却相对较少。本项目将借鉴传统层析法对手性分离的作用机制，利用简便、节能的后修饰法将易得的手性小分子修饰在非手性的、稳定性高的MOFs孔道内，进而得到具有手性环境的MOFs材料。同时，MOFs结构具有精确可控性，可以在自组装过程中把特定的官能团精确地引入到指定位置。针对这一特点，申请人分别从金属节点和配体的后修饰入手，制备一系列具有相同组分、相同孔径、相同拓扑结构、不同手性空间环境的MOFs材料，并研究孔内空间环境对手性对映体分离的作用规律。该项目将为拓展MOFs材料在手性分离相关领域的应用奠定理论和实验基础，为理解材料的构效关系提供有利契机，是一项十分值得开展的工作。

金属有机框架化合物（简称MOFs）不但具有组分与结构的可控性，而且具有孔内空间环境的可控性。本项目借鉴传统层析法对手性分离的作用机制，利用简便、节能的后修饰法将易得的手性小分子修饰在非手性的、稳定性高的MOFs孔道内，进而研究MOFs材料中手性环境对手性拆分的影响。我们在稳定MOFs材料中筛选出具有不饱和金属节点的框架，在它们配体上预设了可反应的官能团，再通过配体交换后合成方法修饰MOFs 金属节点以及配体，制备了组分相同、孔径相同、拓扑结构相同、但具有不同空间环境的MOFs 材料MOF-808-His、MOF-808-Tar和MOF-808-Glu，并以此探索MOFs 孔内空间环境对手性分离的影响规律及孔径、孔形状等多种结构因素之间的协同作用，建立了材料的构-效关系。同时，我们又在研究过程中对课题进行了一定的延伸，开展了手性阴离子功能化的阳离子金属有机框架材料、利用MOFs结构中的静电作用后修饰入带电客体以提高导电率、通过降低结构单元对称性后修饰功能化金属有机框架材料、以及多孔氢键有机框架复合膜用于高效液相分离等方面的工作。