基于酰胺类刚性大环的多级孔框架材料及其载药性能研究

Metal–organic frameworks (MOFs) have received growing attention in the inorganic solid material field in recent years. The synthesis of hierarchical porous materials with simultaneous microporous and mesoporous has a strategic significance for the more special and complex applications. However, some challenges always accompany with the development of traditional MOFs, for instance, the rational synthesis of predictable net-work topology and definite porous property is still a challenge by traditional enlarge-pore strategies. Organic struts incorporating macrocycles have been employed recently to construct extended MOFs, which opened up the possibility of forming hierarchically porous materials, but most of the macrocycles haven’t rigid backbones then generated MOFs do not possess effective two levels of porosities, which limited their applications. The project aims to introducing backbone-rigidified oligoamides as organic struts of hierarchical porous materials, and exploring the MOFs’ stability, selectivity, adsorptivity and so on. Our efforts would also focus on evaluating the possibility as drug delivery carriers, which have outstanding advantages compared to the traditional carriers, such as persistent shape, non-collapsible hydrophilic cavity with tunable pore apertures, and thus is promising for specific drug loading and release. Accordingly, the project can not only provide a more potential organic struts for hierarchical MOFs, but it will also inspire new thoughts for ideal intelligent drug delivery system.

金属-有机框架材料（MOFs）是目前固体无机材料领域的研究热点之一，得到具有微孔和介孔的多级孔材料，对其在更专属、更复杂领域中的应用具有重要意义。利用现有的扩孔方法定向设计合成得到结构可预测、明确孔性质的多级孔材料仍然面临很大的挑战。有机大环作为构筑单元可克服传统扩孔方法带来的缺陷，但多数大环化合物因无刚性骨架，易发生弯曲或贯穿现象而不能形成有意义的多级孔结构，限制了它们的使用。本项目将骨架刚化的低聚酰胺大环用作多级孔MOFs材料的构筑单元，并考察所生成MOFs材料的结构稳定性、选择性和吸附性等性质；系统研究其用于载药材料的可能性，与传统的载药材料相比，它具有刚化的富电子亲水性空腔和明确可调的孔径等优势，有望实现对载体药物的特异性担载和释放等。本项目的预期结果不仅为多级孔MOFs材料研究提供一类更具吸引力的新型有机配体，更为获得理想的多级孔智能载药体系提供一种新思路。

利用现有的扩孔方法定向设计合成得到结构可预测、明确孔性质的多级孔材料，对其在更专属、更复杂领域中的应用具有重要意义，但目前仍然面临很大的挑战。可修饰的各类有机构筑单元可克服传统扩孔方法带来的缺陷，但多数配体化合物因无刚性骨架，易发生弯曲或贯穿现象而不能形成有意义的多级孔结构，限制了它们的使用。将骨架刚化的有机配体用作多级孔MOFs材料的构筑单元，可产生更为多样化的拓扑结构和功能化材料，从而产生更为新颖的MOFs体系。. 本项目将三中心氢键刚化的聚酰胺配体作为框架材料的构筑单元，设计合成具有多级孔的功能材料。项目在研期间已成功得到了萘环和苯环为交替构筑单元的刚性2、4、6、8聚有机配体，苯环为交替构筑单元的3、5聚有机配体，水热法合成了两种新的金属有机框架结构，采用单晶X-射线衍射对其结构进行了表征，研究发现该框架材料对Fe（3+）和Cr（6+）显示出良好的选择性识别能力，固相荧光实验表明，配合物1能通过荧光淬灭机理选择性地识别水溶液中的Fe（3+）(检出限：0.11mM)和Cr（6+）（检出限：0.1mM），Fe（3+）的荧光淬灭常数达到10，000。染料吸附研究表明它们对刚果红染料、亚甲基蓝和吖啶橙具有不同程度的吸附能力。其中一种配合物对亚甲基蓝的吸附效率可达97.64%。此外，对罗丹明B、结晶紫和孔雀绿也具有良好的吸附能力。本项目的研究可为多级孔MOFs材料研究提供一种新思路。不过，部分配体的金属配合物尚未取得较好的单晶结构，相关载药实验也仍在进行中。在该项目执行过程中，我们在J Solid State Chem，Pharmaceutics，Eur J Med Chem，Molecules，Acta Cryst C等期刊发表相关研究论文5篇，授权发明专利1项。