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手性金属-有机多孔固体的设计构筑及性能研究
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    O641.4
  • 关键词:
  • 成果简介:
    该项目属于无机化学学科中的配位化学领域。手性科学与技术已成功用于手性药物和化学品的合成,与人类健康和生命起源等密切相关。发展手性科学的关键是如何制备出具有手性诱导功能的材料。手性多孔材料因其大的比表面积、可控的孔道和丰富的拓扑骨架等特性,在不对称催化与分离等领域应用广泛,如何实现材料的定向合成、阐明手性作用机制、实现手性应用是亟待解决的关键科学问题。该项目在科技部、国家自然科学基金委和上海市科委的资助下,针对这一前沿性课题开展了系统研究,建立了功能手性金属-有机多孔固体构筑的新方法和新策略,发现了多孔结构中手性信息存储、传递及表达的特点和规律。主要科学发现如下: 1、提出了手性金属-有机多孔固体的螺旋诱导分级组装策略,以具有本征手性的金属螺旋体为基元,采用分级组装新方法,构筑了用常规方法难以合成的具有螺旋孔道的手性多孔材料,研究其分级组装机理、手性表达的可控性、程序性及多重异构现象,在分子水平上实现了对具有特定组成和结构的手性多孔固体的可控组装和结构调控。被Nat. Chem. (2011,3, 187)亮点评述为“三重扭曲成MOFs”和“与传统的材料制备方法不同,使用了分级组装方法”。 2、发展了手性均相催化剂的框架化固载新方法,构筑了多种结构稳定、活性位点分布有序的多孔金属-有机框架,将结构敏感和功能协同等催化剂限域于多孔结构中,实现了多种高效、高选择性的异相不对称催化反应,并成功应用于手性药物的合成。解决了传统固载催化剂方法的活性点分散不均和易流失等瓶颈问题,克服了均相催化剂在反应中易聚合、异构或氧化等失活难题。诺贝尔化学奖得主Stoddart教授在JACS (2016, I38, 2292)中将该项成果作为该领域的代表性工作加以引用。评价其“未来可用于多种类型的不对称反应”。 3、提出了通过对含三种超分子作用力的限域体系的设计实现手性识别的学术思想,构筑了系列含丰富弱作用和手性位点的环状及笼状金属-有机化合物,实现了对多种重要有机和药物分子的高效和高选择性手性识别和分离,揭示了主-客体间相互作用的本质,发展了多孔结构中实现有效手性识别的“三点规则”。美国科学院院士、JACS主编Stang教授和剑桥大学的Nitschke教授多次引用该成果并评价其“非常重要”(Chem. Soc. Rev. 2013,42, 1728);美国的Ward教授在Science (2011, 333,436)中将其作为分子识别领域的代表性工作加以引用。 研究成果对手性化学及材料化学等领域具有重要意义,深化了功能多孔材料的研究,极大地推动了无机化学学科的发展。
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