用于识别和分离分子异构体的钛有机笼的改性

具有独特空腔的离散金属有机笼(MOC)引起了广泛的研究关注。它们可接近的疏水内部空间可以通过超分子相互作用吸收和定向客体分子,使其广泛适用于分子封装等应用。

核磁共振(NMR)光谱和电喷雾电离质谱(ESI-MS)分析通常用于研究宿主MOC和吸附的客体物种之间的主客体相互作用。然而,研究主客体复合物在分子水平上的行为仍然是一个挑战,因为使用传统的X射线衍射方法需要主体MOC的高质量单晶来实现客体交换和结构分析。

中国科学院福建物质结构研究所张健教授课题组在《德国应用化学》国际版发表的一项研究中,报道了用于识别的纯手性钛-有机笼的组装后修饰和分子异构体的分离。

研究人员将预先合成的手性MOC扩展并固定到多孔骨架中,提高了其在固态下的晶体稳定性,并能够在分子水平上研究主客体行为。

通过使用手性MOC作为前体,研究人员使用组装后反应合成了一对尺寸可调和纯手性Ti4L6笼基框架多核钛笼(PTC)-236(Δ和Λ)。他们通过使用ΔΔΔΔ-或ΛΛΛΛ-[Ti4L6]笼构建PTC-236的三维微孔框架,该笼具有三股左手或右手螺旋Zn-bimb链(bimb=4,4'-di(1H-咪唑-1-基)-1,1'-联苯)。

研究人员发现PTC-236在空气、水和其他溶剂中高度稳定,并且在其主体框架中具有手性孔通道,并由笼部分提供丰富的识别位点。这些特性促进了PTC-236通过单晶到单晶转变在主客体化学中的研究。他们利用PTC-236对20多种客体进行X射线衍射分析,包括苯(PhH)及其衍生物、芳香族/脂肪族腈和芳香醇分子。

研究人员还透露,该材料对香料肉桂腈顺反异构体表现出选择性识别和分离能力,分离率高达95%。他们可以清楚地观察到钛笼与被俘客人之间的主客互动。

本研究为将结构明确的MOCs有序组合成功能性多孔骨架提供了一种新策略,扩大了MOCs在固相中的应用,并开发了一种用于异构体分离材料的新型受控多级组装系统。