单一手性配位聚合物的新组装策略、在毛细管气相色谱中的应用及构效关系研究

Homochiral coordination polymers (CPs) have various potentail applications on asymmetric catalysis, enantioselective recognition and separation, non-linear optical materials, and so on. However, the controllabe synthesis of homochiral CPs is still a great challenge, especially starting from inexpensive and versatile achiral organic ligands. In the current project, we will propose a new stagety to solve the problem by combination of chromatography chiral seperation and step by step assembly approach. First, starting from achiral chelate organic ligands, racemic mixture of discrete chiral coordination coomplexes will be synthesized and separated into their single enantiomers mainly by HPLC, then the enantiomerically pure discrete coordination complexes will be used as precursors to further assemble homochiral coordination polymers by step by step approach. The structures and assembly mechanism of the constructed homochiral coordination polymers will be investigated thoroughly. Based on our research result, we will focus on the application of homochiral CPs in capillary gas chromatography (CGC). The performance and ability of chiral CPs in recognizing and separating small chiral molecules will be studied via CGC method and the quantitative relationship between structures and chromatography separating properties will be established.

单一手性配位聚合物在不对称催化、手性识别与分离以及非线性光学等领域具有潜在的应用。由非手性有机配体可控组装单一手性配位聚合物是配位聚合物合成化学的挑战之一。本项目结合手性色谱分离技术和分步组装的策略，为解决这一问题提出新的组装思想，即首先通过螯合的非手性有机配体与金属离子配位合成手性离散配位分子的外消旋混合物，然后通过色谱技术分离得到单一手性的离散配位分子，进而将这些单一手性的配位分子作为前体（金属配体）组装成单一手性配位聚合物并研究它们的结构与组装规律。此外，结合我们的研究结果与研究积累，将把单一手性多孔配位聚合物作为固定相应用于毛细管气相色谱中，通过毛细管气相色谱手段研究手性配位聚合物对手性小分子的识别和分离性能，以此为基础定量阐述配位聚合物结构与色谱分离性能之间的构效关系。

配位聚合物的定向组装和功能是当前化学研究的热点之一，由离散配位分子分步组装成手性配位聚合物是从非手性配体出发合成手性配位聚合物的策略之一，基于此，我们已经合成了螺旋体、八面体中心的单核配合物以及笼状配合物等多种离散配位分子，并实现了部分离散分子的色谱拆分，但由于离散分子的手性拆分难度较大以及后续的组装产物难以结晶、结构分析困难等原因，我们对原研究计划做了调整。在基金的资助下，取得的成果主要有：（1）笼基多孔固体的构筑及其染料吸附与分离性能，首次阐述了笼基固体的合成策略与结构特点；（2）含管状孔道的阳离子多孔框架的构筑及其对含氧阴离子与染料的吸附分离性能，发展了新型的水处理多孔材料；（3）多元金属-有机框架的构筑及其吸附分离性能的研究，利用多元化策略对材料的染料吸附性能进行理性调节；（4）含氮配体构筑的Cd(II)配位聚合物及其溶剂诱导的结构转化，阐述了转化的机理与作用；（5）三联吡啶基的配体构筑的配位聚合物及其结构影响因素，合成了结构多样的、热稳定性良好的新配位聚合物；（6）原位水解反应对配位聚合物的结构影响，阐述了利用不同前体水解速度不同进行结构调节的策略。该项目的成果主要以论文的形式呈现，共计以第一或通讯作者发表SCI收录论文27篇，其中一区2篇，二区9篇，培养了1名博士生获得博士学位、3名硕士生获得硕士学位，培养在读的博士生两名、硕士生6名。