基于介孔有序晶态物质的手性分离材料的制备及其对手性氨基酸的拆分

In this project, we, through immobilizing chiral resolving agents (such as tartaric acid, etc.) onto the pore surface of mesoporous metal-organic framework materials ( such as MIL-100/101), plan to prepare single chiral MIL-100/101 whose pores are highly dispersed with chiral resolving agents. After characterized by X-ray diffraction, N2 adsorption and CD spectra, the chiral MIL-100/101 will be used to resolve racemic amino acid enantiomers (such as DL-alanine) by immersion method. The efficiency of the resolution will be measured by polarimeter and CD spectra. Emphasis will be place on investigation of the different resolution effect to racemic amino acids induced by different chiral resolving agents, and construction of the relationship between the resolving agents and the racemic amino acids. Finally, the regeneration of the chiral MIL-100/101 will be examined. It is expected to extend the applications of MOFs materials and provide theoretical and experimental evidence for further design and development of economical and practical chiral resolution materials with high selectivity and sensitivity in future.

本项目拟通过后合成修饰，利用配位作用将手性拆分试剂（如酒石酸等）固定在介孔金属-有机骨架材料（如MIL-100/101）的介孔表面上，有效地将拆分试剂的手性传递至孔道中，以得到手性拆分试剂高度分散、孔道具有单一手性的MIL-100/101；在运用粉末衍射、N2吸附和CD光谱对手性MIL-100/101的结构和性质进行全面地表征的基础上，利用浸泡法研究它们对外消旋氨基酸对映异构体（如DL-丙氨酸等）的拆分行为，运用旋光仪对拆分效果进行初步观测，并利用CD光谱对结果进行精确测定；重点研究孔表面上不同的拆分试剂对不同的外消旋氨基酸拆分效果的影响，分析和总结拆分试剂与外消旋氨基酸的对应关系；最后考察手性MIL-100/101的再生行为，检验手性MIL-100/101的重复利用性，为拓展MOFs材料的应用领域，设计和开发具有高选择性、高灵敏度、经济实用的新型手性分离材料提供理论和实验依据。

在项目21401026的资助下，三年来，主要围绕项目申请时设计的研究内容、方案和目标，开展了一系列的研究工作，主要包括利用配位作用将手性拆分试剂固定在MIL-100/101的介孔表面上，得到手性拆分试剂高度分散、孔道具有单一手性的MIL-100/101；在对手性MIL-100/101的结构和性质进行全面地表征的基础上，研究了它们对外消旋氨基酸对映异构体的拆分行为，重点研究了孔表面上不同的拆分试剂对不同的外消旋氨基酸拆分效果的影响，分析和总结了拆分试剂与外消旋氨基酸的对应关系，主要取得了如下研究进展：. （1）利用配位作用分别将手性拆分试剂L-酒石酸引入至MIL-101 的介孔表面上，对L-型MIL-100/101进行了XRD、TG、气体吸附和CD光谱的表征，结果表明L-酒石酸能成功地固定在MIL-100/101的表面上，并利用浸泡法研究了L-型MIL-100/101 对外消旋氨基酸对映异构体DL-丙氨酸、DL-缬氨酸、DL-谷氨酸和DL-天冬氨酸等的拆分行为。. （2）利用氰基化合物与叠氮化钠原位配体合成反应来合成富氮多孔晶态材料的过程中，我们发现通过控制氰基化合物与叠氮化钠的比例，能够揭示出四氮唑类化合物的合成反应机理，弄清过渡金属离子在反应中的催化作用，论文发表在顶尖杂志Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 11795-11799上。. （3）利用溶剂热水热法还合成了系列孔表面功能化的多孔晶态材料，它们在气体存储与分离、光致发光、光致变色、药物控释等方面均表现出潜在应用前景，相关结果分别发表在Chem. Comm., Dalton Trans., Inorg. Chem., CrystEngComm等上。. （4）依托本项目的研究，共发表了学术论文27篇，其中SCI论文16篇，会议论文11篇，申请专利2项，授权1项；培养研究生5名，其中已经毕业2名，正在培养3名，培养本科生12名。