若干基于氨基酸衍生物的手性配位聚合物

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dexter001
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手性是自然界的基本属性之一。近年来,手性配位聚合物材料在非线性光学、不对称催化合成、手性识别拆分等方面展示了巨大的应用潜力,与其相关的研究已经成为当今配位化学研究的热点。氨基酸及其衍生物作为一种价廉、可靠、配位点丰富的手性源,在手性配位聚合物合成中备受青睐。本文以N,N-草酰二氨基酸配体为手性配体,与吡啶类、吡唑类辅助配体和金属铜离子进行自组装为研究目标,采用水热和溶剂热法等方法合成和表征了一系列具有新颖结构的手性配位聚合物,并对这些化合物的合成规律、晶体结构、手性拆分及催化等性能进行了研究。  本论文的工作主要包括以下六章内容:  第一章为前言,阐述了本论文的选题目的,意义及本领域的研究进展,系统介绍了手性配位聚合物,特别是基于氨基酸及其衍生物的手性配位聚合物的研究概况和最新进展。  第二章为实验部分,介绍了本论文实验所用到的药品试剂、仪器、测试方法、配体、晶体的合成条件以及晶体的结构参数、红外数据和元素分析数据。  第三章介绍了铜离子、手性配体N,N-草酰二苯丙氨酸和N,N-草酰二丙氨酸与多齿吡啶类辅助配体通过自组装构筑的6个手性配位聚合物:Cu2(L-OBPhe)(H2O)2(1),Cu2(L-OBPhe)(py)2(H2O)(2), Cu2(L-OBPhe)(4,4-bpy)(H2O)(3), Cu12(L-OBPhe)6(tpt)4·5H2O(4),Cu2(L-OBAla)(4,4-bpy)(H2O)2(5),Cu6(OBAla)3(tpt)2·5H2O·2DMA(6),并初步探讨了该手性配体与金属及含氮配体的配位方式。这些化合物中N,N-草酰二氨基酸配体都以双三齿的方式螯合两个铜离子形成四个五元环组成的二核铜单元。化合物1-3都是基于二核铜单元的一维之字链结构。化合物4是具有sqc74型拓扑网络的三维非穿插三维结构。化合物5具有4-连接的二维层状结构,属于一种Schlafli符号为(65,8)的新的二维拓扑网络。化合物6是具有3,4,6-c拓扑网络的三维多孔结构。  第四章介绍了四种不同的N,N-草酰二氨基酸手性配体与联吡唑类辅助配体H2mdpz通过自组装构筑的4个手性配位聚合物:Cu2(L-OBAla)(H2mdpz)·2H2O(7),Cu2(L-OBVal)(H2mdpz)(8), Cu2(L-OBPhe)(H2mdpz)(9),[Cu6(L-OBLeu)3(H2mbpz)3(H2O)2]·7H2O(10),并讨论了氨基酸侧链对配合物结构的影响。化合物7-9是同构的,二核铜单元先组装成4,4-网格型二维结构,再通过H2mdpz配体支撑形成具有一维孔道的柱-层式三维框架结构。化合物10则是基于独特的由三个二核铜单元组成的U形结构单元的三维结构。虽然这四个化合物的结构不同,但都具有6-连接的pcu型拓扑网络。这些化合物的单一手性被圆二色光谱证实。在该系列中,化合物7由于孔道尺寸较大对氢气和氮气表现出最强的吸附能力,化合物8则只能选择性地吸附氢气。  第五章介绍了N,N-草酰二丙氨酸与联吡唑类辅助配体H2mbdpz,在不同的溶剂条件下通过自组装得到的3个手性配位聚合物: Cu2(L-OBAla)(H2mbdpz)2(11)Cu2(L-OBAla)(H2mbdpz)(12)Cu2(L-OBAla)(H2mbdpz)(3)(solvent)(13(3) solv.),并研究了它们的合成规律和手性识别性能。有机溶剂的极性和分子尺寸影响了最终产物的种类。化合物11是一维缎带形链状结构。化合物12和13是含一维手性螺旋孔道的三维手性金属有机框架结构,同属于Icy型拓扑。两者结构相似,但主要差别在于:化合物12的一维孔道大部分由OBAla的甲基基团占据,而化合物13的甲基侧链位于孔道壁内,孔道的空隙在晶体形成过程中包含了有机溶剂分子而形成13(3)solv。在加热条件下客体分子能够可逆地进出。该化合物对所包含的客体分子(1-苯乙醇和1-苯丙醇)表现出中等的手性选择性,e.e.值达到33-43%。化合物13在除去客体分子后对再次进入的客体分子依然保持手性选择性。这种手性吸附性能在基于氨基酸及其衍生物的手性配位聚合物中少有报道,并且有望在手性识别和拆分领域发挥潜在的应用价值。  第六章是对本论文工作的总结和展望。
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