穿插和缠绕的金属-有机骨架化合物定向合成与性质

金属-有机骨架化合物(MOFs)在诸如催化、导电、吸附、磁性和非线性光学等领域具有潜在的应用价值，使其成为化学研究的前沿和热点之一。在构筑这类化合物时，经常发生穿插与缠绕现象，对化合物的性能影响较大，有些化合物发生穿插与缠绕后，可以增强金属之间的耦合强度和骨架的稳定性，但也减小了骨架孔道的大小，有些化合物发生穿插与缠绕后其吸附性反而增强。由此可见，有效定向组装出具有特定目标的穿插和缠绕结构的金属－有机骨架化合物就显得尤为重要。本项目拟从有机配体的性质（配位点及能力、长短、体积，超分子力识别点等）、金属离子的性质（电荷、半径，电子结构等）和反应条件（合成方法、溶剂、温度、浓度比、酸碱性、压力等）等影响因素入手，系统研究具有穿插和缠绕结构金属－有机骨架化合物的定向合成和性质，找出配体、金属离子、合成方法及合成条件与穿插和缠绕结构之间的关系，探索各类穿插和缠绕结构对化合物性能的影响规律。

本项目紧紧围绕穿插缠绕型金属-有机骨架化合物的结构设计、可控组装和构效关系这三个关键科学问题开展系统的研究工作，组装了愈300例金属-有机骨架化合物，并对它们的结构和具有的性能质进行了深入系统的研究。主要开展了以下三个方面的研究工作，并取得了重要成果：1）使用长尺寸双柔性配体、柔性-刚性混合配体策略组装了多例具有新型缠绕类型的不同股数分子辫化合物，总结了分子辫化合物组装的技术要点，建立了分子辫化合物结构设计和合成的新理论体系；2）从改变合成条件如反应温度、体系pH值、溶剂等以及配体长度、金属离子特性等角度，成功地组装了多个系列的具有新颖结构的穿插缠绕型金属-有机骨架化合物，总结出这些因素对于调控化合物维数、穿插缠绕度和性质的一些有重要实用价值的规律；3）在功能研究方面，获得数例具有光学、磁学以及吸附等性能的金属-有机骨架化合物，深入地分析了构效关系，尤其是得到了一些优化化合物发光和吸附分离等性能很少采用的方法。. 项目实施以来，先后在Chem. Soc. Rev., Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Commun., Inorg. Chem., Chem. Asian. J., Cryst. Growth Des., Dalton Trans.等国际性学术刊物上发表(录用)SCI学术论文58篇，并被他人多次正面引用和评述，其中影响因子大于3的论文为41篇。先后承办国际学术会议2次。项目成员4次到国外著名大学开展学术访问活动，在国际(双边)学术会议上作邀请报告2次，全国性学术会议邀请报告12次。培养毕业博士研究生6人，硕士研究生11人，博士后6人；在读博士生8人，在读硕士生5名，博士后5人。 项目组围绕申请书中提出的科学问题进行了深入研究，取得了一系列突出的研究成果，研究工作系统、创新性强，解决了项目申请书中提出的科学问题。本项目工作具有一定的系统性和创新性，为新型材料的设计合成提供了重要的科学依据和指导；项目基本按任务书既定计划完成研究任务，并有所拓展；培养青年教师5人，青年教师的整体研究水平提升较为显著，这为学科的进一步发展注入了新的动力和活力。