金属硼咪唑笼配合物的设计合成

The study on metal-organic cages is always a hot topic in the area of coordination chemistry. This project aims to develop a series of new metal boron-imidazolate cages with various polyhedral geometries. Although the metal boron-imidazolate frameworks have been largely explored, such metal boron-imidazolate cages are rarely known to date. In this project, both tridentate and tetradentate boron imidazolate ligands will be employed to assemble with the tetrahedral or planar square metal centers, which may lead to the formation of.cage structures with potential applications on host-guest chemistry and catalysis. A common construction strategy considering the coordination geometries of metal centers and ligands will be effectively applied on the synthesis of such metal-organic cages. Moreover, the resulting cages can be the secondary building units for the formation of porous boron-imidazolate frameworks. This project will.successfully develop a new assembly method about the metal organic cage material.

金属有机分子笼配合物的研究一直是配位化学领域的研究热点之一。本项目在此前金属硼咪唑配位聚合物研究的基础上，提出设计合成金属硼咪唑分子笼化合物，旨在从基本笼结构单元去认识三维硼咪唑框架的构筑途径。该项目将运用金属和配体的几何配位构筑策略，合理组装三或四齿的有机硼咪唑配体和四面体或平面四边形配位的过渡金属离子，设计合成具有不同多面体结构类型的金属硼咪唑分子笼化合物, 研究该类笼化合物的主-客体化学以及基于分子笼结构的进一步结构组装, 开发一系列具有客体识别或催化功能的金属硼咪唑分子笼化合物，发展一套硼咪唑笼化合物的设计方法和定向合成路线。该项目研究的多面体硼咪唑笼化合物是构筑类沸石分子筛材料的基本单元, 将为深入研究笼结构基元的组装奠定一定的基础。

硼咪唑框架(BIFs)主要是通过硼咪唑与金属阳离子(如Cu+ /Co2 +)合成.由于其在气体储存/分离和发光展示了好的运用，BIFs被认为是最有前途的一个晶态材料之一。但是BIFs在能源领域没有被开发，为了在清洁能源领域进行大规模应用，设计和合成碱/酸稳定的硼咪唑框架是一个大挑战。我们采用自下而上的模块化BIFs笼制备策略，成功的构筑了笼基元的三维分子筛和笼裁剪后的一位链/二维层。活性位点多、结构可控的先进BIFs功能材料具有精准的限域作用和π共轭效应，有利于锚定金属离子在原子水平，其催化性能可以和贵金属和单原子媲美。这为稳定的BIFs捕捉活性物种提供了新设计思路。这些研究结果对指导光/电催化活性的双/多金属有机框架（MOFs）的合理设计具有重要的现实意义。特别是本课题以分子筛的中а或β型笼为研究模型，填补了国内国际笼基晶态材料在能源相关的研究的空白。