基于丙氨酸衍生物的单一手性配位聚合物的合成与性能研究

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手性是自然界的基本属性之一。手性配位聚合物作为一类新型的有机无机杂化晶态材料,在不对称催化、手性分离等方面具有潜在的应用价值,引起了化学工作者们的广泛关注。然而,如何有效的合成单一手性的固体材料仍然是需要努力的一个方向。氨基酸是一种天然存在的手性源,具有无毒、廉价易得的特点,通过将氨基酸衍生化处理,可以和金属离子自组装形成具有单一手性的配位聚合物材料。本文中,我们将丙氨酸衍生化处理,得到两个手性配体:(S)-H3TMTA和(R)-H3TMTA。将手性配体与金属离子在溶剂热或者水热的条件下自组装,可以得到一系列新颖的具有单一手性的化合物。我们对这些化合物在手性分离以及催化等方面的性质进行了探索研究。  本文的工作主要包括以下六章内容:  第一章是绪论部分,阐述了手性的基本概念与研究意义,以及合成手性配位聚合物的主要途径和其在手性催化、手性分离、手性传感等方面的潜在应用价值。另外,基于氨基酸的衍生物来构筑手性配位聚合物的研究进展,叙述了本文的研究工作内容以及意义。  第二章是实验部分,详细介绍了实验中所用到的药品试剂与仪器设备,以及手性配体与手性配位聚合物材料的合成方法,并附上晶体学数据表。  第三章介绍了具有互锁结构的手性配位聚合物。由手性配体与Zn2+自组装得到的七个化合物中,化合物5结晶于非手性空间群,其余的六个均为手性化合物,并且由于使用不同的有机胺模板剂,化合物1-4具有互锁的笼结构,实现了由零维到三维结构的构筑;化合物6和7具有互锁的纳米管结构,实现了由一维链到三维结构的构筑。针对互锁的笼结构,我们通过其随温度变化的晶胞参数和变温荧光,研究了其动态变化。针对互锁的纳米管结构,我们通过圆二色光谱信号的表征研究了其对于香芹酮的手性识别性能,通过浸泡法和填充气相色谱柱法试图研究其手性分离性能,并且研究了其在羟醛缩合反应中的催化作用。  第四章介绍了手性配体与金属镉簇进行自组装所得到的一系列化合物8-12,对其手性诱导与螺旋选择性形成进行了探讨。在没有非手性配体存在的条件下,得到了具有不同金属簇的两种化合物,具有二维层状结构。在非手性配体4,4-联吡啶存在下,手性配体与金属簇组装形成了两种双螺旋交叉缠绕的结构,4,4-联吡啶与金属簇组装形成的螺旋构型总是固定与其中一种双螺旋保持一致,对于此种手性传导与诱导螺旋产生的过程做出了探讨,并且对其荧光性质进行了研究。  第五章介绍了在水热条件下,采用手性配体与Cu2+在4,4-联吡啶存在时进行自组装,得到了一对稳定的手性配位聚合物材料。手性配体与Cu2+组装形成了M3L2笼结构,4,4-联吡啶通过与金属离子的配位将笼结构连接起来形成一维链结构,链间的氢键作用将一维链连成三维结构,该化合物在可见光下对于亚甲基蓝的降解具有很好的效果。  第六章对本文工作进行了总结与展望。
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