可逆机械互锁策略调控柔性配体定向合成金属有机框架

Metal-Organic Frameworks (MOFs) has attracted great attention due to its exceptional performance in applications such as gas absorption and separation, catalysis, and drug delivery. The design and synthesis of new structure and novel functionalized MOFs has become one of the hot research filed of chemistry and material science. However, constructing MOFs from flexible ligands remains a big challenge due to the soft nature of the ligand. In this proposal, we developed a new strategy for fabrication of MOFs based on soft and flexible ligand through the combination of coordination chemistry and supramolecular chemistry. A comprehensive study of the coordination chemistry of a series of rotaxane ligands to metal ions (Cu, Zn and Zr) was conducted. With the assistance of MOF Post-synthesis, we eventually obtained a series of materials which are not accessible when we use conventional methods. This new strategy would not only provide new insights for controlled synthesis of MOFs, but also inspirations for optimization of their functions.

金属有机框架材料（MOFs）由于其在气体吸附分离、催化反应、药物控释等方面的优秀性质，引起了人们广泛的关注。设计与合成新结构、新性能的金属有机框架材料已成为化学和材料学科研究中最为活跃的领域之一。如何定向设计和构筑基于柔性配体的MOF材料是目前该领域尚未解决的一大难题。本申请项目拟将配位聚合物和超分子机械互锁结构相结合，发展一种新的合成策略，以实现定向地构筑基于柔性配体的金属有机框架。在研究系列新颖的轮烷型配体与Cu、Zn、及Zr金属离子的配位规律的基础上，通过MOF后合成方法，进一步获得了传统方法不能制备的新结构与新材料，为金属有机框架材料的控制合成和功能优化提供新的思路和启发。

金属有机框架材料（MOFs）由于其在气体吸附分离、催化反应、药物控释等方面的优秀性质，引起了人们广泛的关注。设计与合成新结构、新性能的金属有机框架材料已成为化学和材料学科研究中最为活跃的领域之一。如何定向设计和构筑基于柔性配体的MOF材料是目前该领域尚未解决的一大难题。本项目通过制备基于半柔性（苄胺）配体的[3]轮烷，进一步定向合成具有三维框架结构的配位聚合物；设计合成基于全柔性（脂肪链型）配体的双吡啶基[3]轮烷及[4]轮烷，择合适的辅助配体，构筑了一维尺度上通过柔性配体支撑的柱状三维框架结构，并掌握其合成规律；设计合成了基于全柔性（脂肪链型）配体的双羧酸基[3]轮烷，构筑了二维及三维尺度上通过柔性配体连接的三维框架结构，并总结其合成方法与结构特性；在前面的基础上，对配体进一步功能衍生化，进一步构筑基于柔性配体的功能型三维框架材料。本项目作为超分子化学和配位化学的交叉研究，将综合运用超分子模板合成、烯烃复分解原理及配位合成化学的理论和方法，以功能应用为导向，开发新型有机-无机杂化材料，为配位聚合物材料的控制合成和功能优化提供新的思路和启发。