手性是自然界中一種普遍現(xiàn)象，許多生物體內(nèi)的手性系統(tǒng)對生命活動至關(guān)重要，例如蛋白質(zhì)中的氨基酸大多以L-構(gòu)型存在。在材料科學(xué)中，手性材料在不對稱催化、手性分離等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。盡管已有研究通過手性單元構(gòu)建了多種手性材料，但手性前體的絕對構(gòu)型對框架結(jié)構(gòu)和性能的影響尚未被充分闡明。因此，深入研究絕對構(gòu)型對COFs結(jié)構(gòu)和功能的影響具有重要意義。

近日，武漢大學(xué)汪成、北京大學(xué)孫俊良團隊在

JACS

文章亮點

1. 絕對構(gòu)型的精確調(diào)控：通過選擇不同絕對構(gòu)型的手性前體，成功合成了具有不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的COFs，揭示了絕對構(gòu)型對COFs結(jié)構(gòu)和功能的決定性作用。

2. 手性分離性能的顯著差異：qtz COFs表現(xiàn)出優(yōu)異的手性分離能力，而dia COFs則無手性分離能力，這一發(fā)現(xiàn)為設(shè)計高效手性分離材料提供了新思路。

3. 高結(jié)晶性和穩(wěn)定性：所合成的COFs具有高結(jié)晶性和優(yōu)異的熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性，使其在實際應(yīng)用中具有廣闊前景。

4. 結(jié)構(gòu)解析與表征：利用粉末X射線衍射（PXRD）、連續(xù)旋轉(zhuǎn)電子衍射（cRED）等多種技術(shù)，精確解析了COFs的晶體結(jié)構(gòu)，為理解其性能差異提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

5. 理論與實驗相結(jié)合：通過實驗與理論計算相結(jié)合的方式，深入探討了手性前體的絕對構(gòu)型如何影響COFs的組裝過程和最終結(jié)構(gòu)，為手性材料的設(shè)計提供了理論支持。

結(jié)論與展望

該研究通過精確調(diào)控手性前體的絕對構(gòu)型，成功合成了四種具有不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和手性特性的共價有機框架（COFs），揭示了絕對構(gòu)型在框架形成過程中的關(guān)鍵作用。研究發(fā)現(xiàn)，qtz拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的COFs展現(xiàn)出優(yōu)異的手性分離能力，而dia拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的COFs則不具備手性分離能力。這一結(jié)果不僅為理解手性分子組裝提供了新的視角，還為設(shè)計高性能手性材料開辟了新途徑。展望未來，這項研究為手性材料的精準(zhǔn)設(shè)計奠定了理論基礎(chǔ)，有望推動手性材料在更多領(lǐng)域的應(yīng)用。例如，在藥物合成中，通過精確調(diào)控COFs的絕對構(gòu)型，可實現(xiàn)高效的手性分離，提高藥物的純度和療效。此外，本研究中所展示的高結(jié)晶性和穩(wěn)定性也為COFs在極端環(huán)境下的應(yīng)用提供了可能，如在高溫、強酸堿等條件下的催化和分離過程。隨著對絕對構(gòu)型與材料性能關(guān)系的進一步深入研究，有望開發(fā)出更多具有特定功能的手性材料，為材料科學(xué)和化學(xué)領(lǐng)域帶來新的突破。

H. Ding, Y. Zhang, Z. Wang,

et. al

J. Am. Chem. Soc

https://doi.org/10.1021/jacs.5c09266

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