手性金属-有机框架的设计、合成及应用

手性金属-有机框架具有框架结构多样性和功能可调性等特点,在对映异构体的识别与分离和不对称催化等领域中具有重要的应用.近年来,关于手性金属-有机框架的应用还扩展到其它研究领域,如在圆偏振荧光和手性铁电体等方面的研究中.与非手性金属-有机框架相比,手性金属-有机框架的设计不但要考虑手性的引入途径,还要考虑其结晶与纯化,因此在合成上相对困难.本综述论述了三种构筑手性金属-有机框架的有效策略,包括直接利用手性配体合成、非手性配体的自发拆分或手性模板诱导合成和非手性金属-有机框架的手性化.对近年来手性金属-有机框架在手性分子识别、对映异构体分离、不对称催化、圆偏振荧光以及手性铁电体等方面的研究进展进行了讨论.     

具有四连接网络的单一手性螺旋配位聚合物的合成与结构表征

在水热反应条件下,使用乳酸衍生物[(R)-H2CBA和(S)-H2CBA]和辅助配体1,4-DIB与Ni2+组合,制备出一对具有dia拓扑网络的单一手性框架材料[Ni2((R)-CBA)2(1,4-DIB)3(H2O)2]·x H2O(1-D)和[Ni2((S)-CBA)2(1,4-DIB)3(H2O)2]·x H2O(1-L).配合物1-D和1-L具有2种由1,4-DIB与Ni2+组构建而成的螺旋链以及二重穿插的结构特征.此外,对上述配合物进行了粉末X射线衍射、热失重和圆二色谱测试并对结果进行了分析.     

两对由乳酸衍生物和刚性辅助配体构建的螺旋单一手性配位聚合物：合成、结构和性质

利用水热合成条件,在辅助配体帮助下,乳酸衍生物与Zn²⁺反应合成出了2对单一手性的配位聚合物,即{[Zn（（R）-CBA）（1,3-DIMB）]·H₂O}_n（1-D）、{[Zn（（S）-CBA）（1,3-DIMB）]·H₂O}_n（1-L）、[Zn₂（（R）-CBA）₂（1,4-BMIP）]_n（2-D）和[Zn₂（（S）-CBA）₂（1,4-BMIP）₂]_n（2-L）。结构分析揭示上述所有配合物都包含由CBA^2-配体与Zn（Ⅱ）离子构建而成的螺旋链。此外,刚性的辅助配体1,3-DIMB和1,4-BMIP在结构多样性中发挥了重要作用。测试了配合物的热稳定性、固态圆二色谱、荧光性质等。研究结果表明半刚性乳酸配体可以有效地合成螺旋结构的单一手性配位聚合物。     

新型手性金属-有机配位聚合物的合成、结构与性质

在水热条件下, 分别用过渡金属离子Zn(Ⅱ)和Co(Ⅱ)与混合手性羧酸和含氮配体反应, 合成了2个手性金属-有机配位聚合物[M(D-cam)(H₂mbdpz)]_n[M=Zn(1), Co(2); D-H₂cam=D-(+)-樟脑酸; H₂mbdpz=4,4'-亚甲基二(3,5-二甲基吡唑)]. 通过单晶X射线衍射、粉末X射线衍射、元素分析、热重分析及荧光分析对其结构、组成和性质进行了表征. 单晶结构分析表明, 配合物1和2是异质同晶的手性三维开放骨架结构, 具有单节点三连接的ThSi₂型网络拓扑结构.     

基于半刚性乳酸衍生物的单一手性配位聚合物的合成、 结构与性质

在溶剂热反应条件下, 用预先合成的乳酸衍生物(R)-H₂CBA和(S)-H₂CBA分别与含氮辅助配体(E)-1,2-二(4-吡啶基)乙烯(DPEE)和1,4-二(1H-咪唑-1-基)苯(1,4-DIB)组合, 制备出2对不同结构的单一手性配位聚合物[Cd₂((R)-CBA)₂(DPEE)(H₂O)₂]_n(1-D), [Cd₂((S)- CBA)₂(DPEE)(H₂O)₂]_n(1-L), [Cd((R)-CBA)(1,4-DIB)]·H₂O(2-D)和[Cd((S)-CBA)(1,4-DIB)]·H₂O(2-L). 其中1-D和1-L是由梯形Cd-CBA链和DPEE配体连接成的二维框架结构; 而2-D和2-L是三维超分子框架结构, 包含3种不同类型的对映手性螺旋链. 对上述化合物进行了粉末X射线衍射、 热重分析和圆二色谱分析, 并对其荧光性质进行了讨论.     

金属-有机框架材料孔结构的初步理论评估

金属-有机框架材料在气体吸附/分离方面具有广泛的应用, 因而引起国内外学者的广泛关注。本文以6种代表性的MOFs为例简单介绍了利用理论工具研究MOFs孔结构的方法。     

金属-有机框架材料孔结构的初步理论评估

金属-有机框架材料在气体吸附/分离方面具有广泛的应用,因而引起国内外学者的广泛关注。本文以6种代表性的MOFs为例简单介绍了利用理论工具研究MOFs孔结构的方法。     

金属-有机框架材料的荧光探测应用进展

金属-有机框架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是一类由金属离子或金属离子簇与有机配体自组装而成的杂化多孔材料。 极高的比表面积和孔隙率,组成和结构可调节等特点赋予该材料灵活的设计性和丰富的功能性。 金属-有机框架材料的金属离子、有机配体和装载的客体分子等皆可作为发光中心,并能对离子或小分子产生特异性荧光响应,因此在荧光探测方面有广泛应用。 本文主要综述了近年来金属-有机框架材料在荧光探测方向的研究进展以及应用前景。     

系统研究溶剂和温度对形成三种钴簇基金属-有机框架化合物的影响：结构和气体吸附性质

通过调控DMSO/DMF/H2O混合溶剂中溶剂成分的物质的量比和反应温度,合成出3种基于1,3,5-三(4′-羧甲基苯基)苯(H3BTB)和氯化钴的钴簇基金属-有机框架化合物(NH2Me2)2[Co3O(BTB)2(H2O)].2H2O.4.5DMF.7.5DMSO(1),(NH2Me2)2[Co4O(BTB)8/3].6H2O.13DMSO(2)和(NH2Me2)2[Co6O3(BTB)8/3(H2O)4].5H2O.5DMF.13DMSO(3),它们分别含有三核Co3O簇、四核Co4O簇和六核Co6O3簇。这种六核簇为我们首次发现。研究表明,相对中等的温度105℃和较多DMF的使用有利于三核簇的形成;125℃高温和溶剂DMSO有利于四核簇的构建;与形成1的条件相比,较低的温度95℃和更多水的存在则有利于六核簇的生成。2和3虽然由不同的金属簇构成,但具有相同的框架结构,Schlfli符号为(43)8(48.64.812.104)3。此外,还研究了2和3抽出溶剂后产物的气体吸附性质,它们均具有较高的氢气吸附焓。     

具有潜在开放金属位点的Zn（II）-有机框架多孔化合物的合成、结构和吸附性质（摘要）

金属-有机框架多孔化合物（MOF）由于其微孔结构的可设计性、可调节性和优越的吸附性能,近年来被广泛用于气体分离、储存、催化、药物传输等方面的研究.以往的研究主要集中在通过改变金属中心离子和功能化的配体,进而合成大量的MOF化合物并研究它们在H2,N2,CH4,CO2等气体吸附和分离方面的行为.然而通过合成一些具有开放金属位点的MOF,从而达到改变其吸附性能,或者通过MOF的后修饰改善其催化性能等方面的工作,则相对较少.本论文利用一个＂T型＂的配体,5-异烟酸酰胺间苯二甲酸（5-（isonicotinamido）isophthalicacid（H2INAIP））,与Zn（NO3）2.6H2O在溶剂热的条件下反应得到了一个二重穿插的三维配位多孔聚合物{[Zn（INAIP）（DMF）].0.5DMF.4H2O}n（1）.晶体结构分析表明,这个Zn-MOF的中心离子配位数为5,而且具有一维的通道,配位的溶剂分子DMF伸向通道内侧.热重和变温粉末实验表明,除去溶剂分子后,活化的多孔化合物可以提供一些开放的金属位点,同时化合物骨架保持了较高的稳定性.气体吸附试验表明化合物1可以吸附N2,表现出Ⅰ型吸附脱附行为.     

Syntheses,Structures, Fluorescence and Magnetism of Six Lanthanide Metal-organic Frameworks Based on Silicon-centered Tetrahedral Ligand

Multifunctional lanthanide metal-organic frameworks(MOFs), M(H₄TCPS)(H₂O)_1.5[M=Tb(JUC-95a), Er(JUC-95b), Dy(JUC-95c), Tm(JUC-95d), Y(JUC-95e) and Pr(JUC-95f); H₄TCPS=tetrakis(4-carboxyphenyl)silane] were synthesized via the reaction of the lanthanide metal ions(Ln₃?) with a rigid silicon-centered tetrahedral carbo- xylate ligand H₄TCPS via a hydrothermal synthesis method. X-Ray diffraction(XRD) analyses reveal that they are extremely similar in structure and crystallized in a monoclinic system with space group C2/c. Two eight-coordinated metal centers and four tetrahedral H₄TCPS groups constructed a paddle-wheel building block. The paddle-wheel buil- ding blocks assembled with each other via one oxygen bridge from a water molecule to lead to a 1D infinite inorganic rod-shaped chain, -Y-O-C-O-Y-, along the [001] direction. These 1D inorganic rod-shaped chains linked with the phenyl groups of the tetrahedral H₄TCPS ligand to form a 3D framework. In addition, the luminescent and magnetic properties of these compounds show that they could be potential antiferromagnetic and fluorescent materials.     

金属有机骨架材料/聚酰亚胺混合基质膜的制备及气体分离性能

合成了3种不同结构、 粒径和气体吸附性能的金属有机骨架材料(MOFs): 微米级Cu₃(BTC)₂、 亚微米级ZIF-8和S-Cu₃(BTC)₂. 氮气吸附等温线分析结果表明, ZIF-8和Cu₃(BTC)₂具有较大比表面积(1653和1439 m²/g), S-Cu₃(BTC)₂的比表面积为171.4 m²/g. 用共混法将MOFs直接引入聚酰亚胺中制备了MOFs/聚酰亚胺混合基质膜(MMMs). X射线衍射(XRD)和全反射红外光谱(FTIR-ATR)分析结果表明, MOFs在混合基质膜中保持物理和化学稳定. 气体渗透测试结果表明, MOFs的加入使膜的气体渗透分离性能明显提高, S-Cu₃(BTC)₂使渗透系数增加了1.75倍; ZIF-8和Cu₃(BTC)₂使渗透系数增加了3倍左右; 同时, 膜的气体分离系数变化很小.     

微通道连续合成UiO-66系列改性MOF材料

采用内交叉指型微反应器连续合成UiO-66材料. 连续微通道法强化了物料之间的混合, 极大提高了生产效率, 晶体产物呈六面体形, 粒径在100 nm以下. 考察了温度、 总进料流量和停留时间等条件对合成过程及产物的影响. 结果表明, 升高温度有助于晶粒的生长; 随着总进料流量增大, 晶体粒径减小; 晶体的形成需要一定的停留时间, 超过该停留时间, 晶体粒径不再增大. 通过优化实验条件, 可以实现系列纳米级UiO-66-X材料(X=NH₂, NO₂, Br)的连续合成.     

基于杂环羧酸配体的金属有机骨架化合物合成、表征及性质研究

以噻吩-2,5-二羧酸为主要配体,借助第二配体----4,4-联吡啶或者邻菲罗啉通过水热法合成了三种MOFs材料,分别是[Cd (tdc) (bpy)]n、[Zn (tdc) (bpy)]n、[Co (tdc) (phen)]n。利用X射线单晶衍射仪、红外光谱仪对三种MOFs材料进行了结构表征与分析,同时利用荧光光谱仪、热重分析仪和电化学工作站测定了三种MOFs材料的荧光性质、热稳定性和MOFs材料修饰玻碳电极的电化学行为,结果表明,三种MOFs材料比配体更好的荧光强度和热稳定性,制备的[Co (tdc) (phen)]n修饰玻碳电极,对铁氰化钾溶液和含1.0mmol/L NaNO2的pH = 5 PBS溶液,均比裸玻碳电极表现出更强的循环伏安响应,有望作为修饰剂应用于修饰玻碳电极中。     

D-π-A型三联吡啶衍生物的合成及光学性质

以4'-(4-甲苯基)-2,2'∶6',2″-三联吡啶为电子受体(A)基元, 通过Wittig反应引入电子给体(D)基元, 合成了2个新的D-π-A型三联吡啶衍生物; 研究了其单、 双光子吸收荧光特性, 并通过量子化学计算从结构角度进行了解释. 目标产物的荧光量子产率(Ф)最高达到0.45, 双光子吸收截面(δ₂)最大达406 GM.     

两个三维柱层式单一手性配位化合物:合成、结构和性质（英文）

在溶剂热合成条件下得到2个单一手性配位聚合物,即[Cd3((R)-CIA)2(bipy)2.5(H2O)2]·xGuest(1)和[Zn3((R)-CIA)(bmib)2(H2O)2 Cl]·H2O·xGuest(2)((R)-H3CIA=(R)-5-(1-羧基乙氧基)间苯二甲酸,bipy=4,4′-联吡啶,bmib=1,4-双(2-甲基-1H-咪唑-1-基)苯)。X射线单晶结构分析揭示配合物1和2都是柱层式结构的三维框架。从拓扑分析的角度看,配位物1具有(3,3,3,6,6)-连接的网络,拓扑符号为(4.5^2)2(4.8^2)2(42.6^8.8^3.10^2)(4^2.6^8.8^3.9^2)(5.8.9)2,而配合物2是(3,4,4)-连接的网络,拓扑符号为(6·7^2)2(6·7^5)2(6^2·7^4)。此外,对上述配合物的热稳定性、圆二色谱和荧光性质也做了研究。     

Two New Dinuclear MnII Cluster-based Metal-organic Frameworks: Syntheses,Crystal Structures,and Magnetic Properties

Two new dinuclear Mn^II cluster-based metal-organic frameworks, namely [Mn₂(L)(DMPU)₃]_n ( 1 ) and [Mn(L)_0.5(4,4'-bipy)_0.5(H₂O)]_n ( 2 ) (H₄L = biphenyl-3,3',5,5'-tetracarboxylic acid, DMPU = 1,3-dimethyltetrahydropyrimidin-2(1H)-one, 4,4'-bipy = 4,4'-bipyridine), were solvothermally synthesized and characterized by single-crystal X-ray diffraction, powder X-ray diffraction, and magnetic studies. Compound 1 crystallizes in the monoclinic P2₁/n space group and displays a 3D framework with 4-connected crb/BCT -type topology, and compound 2 crystallizes in the monoclinic C2/c space group and displays a 3D framework with (4,6)-connected sqc422 -type topology. The magnetic studies of compounds 1 and 2 show the presence of weak antiferromagnetic interactions within the dinuclear Mn^II units.     

Synthesis, Structures, Fluorescence and Magnetism of Two Lanthanide Metal-organic Frameworks with CaF2 Topology Based on Silicon-centered Tetrahedral Ligand

Two 3D multifunctional lanthanide metal-organic frameworks(MOFs), Pr(HTCPS)(H₂O)·2DMF·C₂H₅OH· 5H₂O(JUC-93) and Pr₃(TCPS)₂(NO₃)(H₂O)₄(DMA)₂·2DMA·C₂H₅OH·3H₂O(JUC-94)[H₄TCPS=tetrakis(4-carboxyphenyl)- silane, DMF=N,N'-dimethylformamide, DMA=N,N'-dimethylacetamide and JUC=Jilin University China] were synthesized by the self-assembly of a rigid silicon-centered tetrahedral carboxylate ligand H₄TCPS and Pr(III) ions in different solvothermal reactions. X-Ray crystallography revealed that they exhibited a rare CaF₂ topology framework, constructed from the 4-connected tetrahedral TCPS unit with the 8-connected dinuclear praseodymium cluster unit and trinuclear praseodymium cluster unit, respectively. In addition, the luminescent and magnetic properties of the two compounds were investigated.     

Syntheses,Structures, and Luminescent Properties of Two Isostructural 3D CdII Frameworks based on Rigid-flexible Hybrid Ligands

Two isostructural Cd^II frameworks, [Cd₂(MMA)₂(bpy)(H₂O)₂]_n ( 1 ) and [Cd₂(MMA)₂(bpe)(H₂O)₂]_n ( 2 ), were synthesized solvothermally with hybrid flexible methylmalonic acid (H₂MMA) and rigid 4,4'-bipyridine (bpy) or trans-1,2-bis(4-pyridyl)ethylene (bpe) as coligands. Single-crystal X-ray diffraction analyses reveal that complexes 1 and 2 display a three-dimensional (3D) framework structure composed of 2D [Cd(MMA)] layer unit and bpy/bpe linker, and exhibit a (3,4)-connected topological network with Schläfli symbol of {6³}{6⁵.8}. The solid-state luminescent properties were studied, and 1 and 2 show a distinct emission centered at 465 and 531 nm, respectively.