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金属有机配位聚合物(Metal-Organic Coordination Polymers)作为近三十年来发展起来的复合材料,最初以长程有序和多孔的结构被化学工作者所认知,并掀起了结构合成的热潮。随着研究的深入,配位聚合物在各个领域的潜在应用被逐一发掘,大致上涵盖了发光、分离、储气、催化、磁性、识别等方向。在这些领域中,部分得到了长足的发展,部分已有所突破,还有部分仍存在瓶颈。 为了获得更好的应用性能,当下的化学工作者正回归本源,从最初的结构设计开始,探索提升配位聚合物性能的新方式。 本论文正是在这种思潮下,以手性分离性能为导向,在归纳总结了纯手性配位聚合物构筑方法的基础上,展开了配体与配位聚合物的合成及性能研究工作。 合成的新配体主要有: 对苯二酰胺-N,N-L-脯氨酸(H2L1); 对苯二酰胺-N,N-D-脯氨酸(H2L2); 4,4-联苯二酰胺-N,N-L-脯氨酸(H2L3); 4,4-联苯二酰胺-N,N-D-脯氨酸(H2L4); 4,4-亚甲基双[环己烷(1,3,4-三氮唑)](L6)。 参照文献合成的配体有: 1,4-二(4-吡啶)乙烯基苯(L5)。 上述配体和购买的4,4-联吡啶(bpy)或单独使用,或联合使用,通过合适的合成方法,总共组装出了16种结构新颖的配位聚合物: Cu(L1)(bpy)(H2O)(1); Cu(L2)(bpy)(H2O)(2); [Cd2(L1)2(bpy)2(H2O)]·5H2O(3); [Cd2(L2)2(bpy)2(H2O)]·5H2O(4); [Co2(L1)(bpy)3(OH)2(H2O)2]·bpy·4H2O(5); [Co2(L2)(bpy)3(OH)2(H2O)2]·bpy·4H2O(6); [Cu2(L3)2(DMF)2]·3H2O(7); [Cu2(L4)2(DMF)2]·3H2O(8); [Cu(L3)(bpy)]·0.5DMF(9); [Cu(L4)(bpy)]·0.5DMF(10); [Cd2(L3)2(L5)(H2O)]·5H2O(11); [Cd2(L4)2(L5)(H2O)]·5H2O(12); [Cu3(L6)4(SO4)2]·(SO4)·22H2O(13); [Zn6(L6)3(OH)6(H2O)6(SO4)3]·mCH3OH·nH2O(2m+n=10)(14); [Cd(L6)(SO4)]·3H2O(15); [Ag2(L6)2]·nH2O(16)。 在所得配位聚合物通过单晶衍射、粉末衍射、元素分析、红外吸收、热重分析等手段进行基础表征的同时,本论文的工作成果主要有: 1.通过手性配体的使用,构筑了多种纯手性配位聚合物对映体; 2.以增加配体长度的策略,实现了从配位聚合物5、6到11、12结构中孔道尺寸的扩展,并保留了梯形层状结构; 3.找到合适的外消旋体底物,考察了配位聚合物11、12对于羧酸类和醇类的手性分离效果,大分子二醇类的分离鲜有文献报道,分离的对映体过量百分比达到了66%,是目前已知最高的数值,并讨论了底物与配位聚合物框架的作用机制; 4.进行了具“呼吸效应”配位聚合物的合成探索,探讨了“呼吸效应”的理论基础。