氨基酸衍生有机配体-金属配位材料的制备及催化性能研究

Chiral coordination materials possess great applications in the chiral separation and asymmetric catalysis. Amino acid could be seen as one normal sort of chiral materials. The coordination materials that constructed with these amino acids would present mono chirality and catalytic properties.However, the systematic investigations on the constructions and properties of coordination networks containing the amino derivations are very rare.In this project, we want to decorate the original amino acids with different functional groups and enlengthen the organic ligands, but conserve the carboxylate groups, in order to construct the microporous network with different metal ions; investigate the relationship between the cofigurations of the derivated organic ligands and coordination modes of metal ions; investigate the properties of asymmetric catalysis presented by thus microporous coordination network. The results of this project would be very helpful to the design and synthesis of the chiral microporous materials, and the regions of chiral separation and asymmetric catalysis.

手性有机无机杂化配位材料在手性分离及不对称催化等方面具有良好的应用前景。氨基酸是一类常见的手性物质，其与金属离子自组装形成的配合物或具有单一手性及优异的催化性能。但以氨基酸衍生物构筑手性配位网络的系统研究相对较少。本项目拟以不同氨基酸为原料，在保存其羧基配位基团前提下，通过不同修饰基团增加配位点，延长氨基酸配体有效长度，与过渡金属或稀土金属通过自组装方法构筑具有空穴(或通道)手性有机无机杂化配位材料；系统地研究配体的结构及金属离子的配位构型与所合成的配位材料结构与诸多性能间的构效关系；注重研究这类具有手性孔穴(或通道)的配位网络材料在手性分离及不对称催化等方面的性能。本项目的研究结果对手性有机无机杂化材料的合理设计与合成，以及手性分离与不对称催化等研究领域均具有十分重要的意义。

金属有机杂化材料凭借其优异的手性微孔配位材料在手性分离及不对称催化等方面具有良好的应用前景。以氨基酸衍生物构筑手性配位网络的系统研究相对较少。本项目以不同氨基酸为原料，在保存其羧基配位基团前提下，通过不同修饰基团增加配位点，延长氨基酸配体有效长度，与过渡金属或稀土金属通过自组装方法构筑具有空穴(或通道)手性配位超分子或配位网络；系统地研究了配体的结构及金属离子的配位构型与所合成的配位超分子或配位网络结构的相互关系；注重研究这类具有手性孔穴(或通道)的配位网络材料在手性分离及不对称催化等方面的性能。通过研究发现，系统调控金属离子的配位环境可以有效降低催化反应的活化能，比如对环己烯的催化反应可以将反应活化能从90 Kj mol-1降低到25Kj mol-1，反应时间可以大大缩短。本项目的研究结果对手性微孔材料的合理设计与合成，以及手性分离与不对称催化等研究领域均具有十分重要的意义。.另外，寻求高能量密度、循环寿命长、电化学性能优异的电极材料已然成为化学与材料学家当下追求的热点研究领域之一。本课题组依此项目为依托，开展了金属有机框架材料应用于超级电容器电化学活性物质的研究。系统研究了框架材料的拓扑结构、金属位点、作用位点等因素对于电化学性能的影响。发现二重穿插结构对于材料的电容性能提升有着明显的提升，比如利用六羧酸配体与镍离子自组装形成的二重穿插结构其电容性能得到了巨大的提升。此相关工作不仅扩大了配位材料的应用范畴，对其性能的研究则可有效补充此类配位材料的构建规律，进一步指导框架材料作为电化学储能器件的合成策略，对于促进此类材料的真正工业化应用有着至关重要的科学价值！