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　　南開新聞網(wǎng)訊（記者 藍(lán)芳）金屬-有機(jī)籠（Metal-Organic Cages，MOCs）的設(shè)計(jì)、合成以及功能開發(fā)，是當(dāng)今化學(xué)研究的前沿領(lǐng)域。日前，南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院張振杰研究員和藥物化學(xué)生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳瑤研究員應(yīng)邀在國(guó)際頂級(jí)期刊《自然綜述：化學(xué)》（Nature Reviews Chemistry,IF 34.035）上發(fā)表文章，以“金屬-有機(jī)籠的后合成修飾”為題，全面總結(jié)金屬-有機(jī)籠的后合成修飾策略，并對(duì)后修飾產(chǎn)生的新材料以及新功能進(jìn)行總結(jié)與展望。

　　MOCs是由金屬離子/簇與有機(jī)配體自組裝而成的離散籠狀分子，是超分子籠的一個(gè)特殊分支。得益于清晰明確的晶體結(jié)構(gòu)、可調(diào)節(jié)的空腔以及可修飾各種官能團(tuán)的特性，MOCs被廣泛應(yīng)用于催化、生物醫(yī)學(xué)、主客體化學(xué)、分子識(shí)別和分離等研究領(lǐng)域，特別是MOCs具有溶解的特性（溶解后籠狀結(jié)構(gòu)可穩(wěn)定存在），使其可以進(jìn)行后修飾或后組裝，從而獲得直接合成無法獲得的新材料以及新功能。

　　近年來，后合成修飾（Postsynthetic modification，PSM）作為一種新興的方法，大大拓寬了MOCs材料的功能化應(yīng)用前景，成為了當(dāng)前超分子化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

　　“后合成修飾是指在合成MOCs材料后，在不破壞MOCs自身結(jié)構(gòu)情況下，引入有機(jī)小分子、金屬離子或高分子，從而得到新的MOCs基功能材料的方法?！闭撐牡谝蛔髡?、南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院博士研究生劉金津介紹，論文全面總結(jié)了MOCs的PSM方法，并深入探討了當(dāng)前用于MOCs的修飾組裝策略。“例如，根據(jù)PSM的產(chǎn)物維度，分為三類：零維籠到零維籠的修飾、零維籠到一維或二維結(jié)構(gòu)的組裝、零維籠到三維聚合物的組裝。此外，還可以根據(jù)修飾和組裝過程中形成的化學(xué)鍵或相互作用的類型進(jìn)行劃分，分為共價(jià)鍵、配位鍵和非共價(jià)相互作用?！?/p>

　　張振杰、陳瑤研究員一直致力于開展MOCs后合成修飾方法研究，曾于2019年在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上聯(lián)合發(fā)表文章，首次提出超交聯(lián)金屬-有機(jī)籠的概念，并通過將可溶性的MOCs作為高分子共聚單體，制備一類新型高分子-金屬有機(jī)籠復(fù)合膜。該多功能復(fù)合膜繼承了MOCs和高分子的優(yōu)點(diǎn)，顯著提高膜材料的機(jī)械性能和選擇性分離性能。

　　“后合成修飾可以用來制備直接合成難以獲得的MOCs新材料。在MOCs上進(jìn)行后修飾，不僅可以引入新的官能團(tuán)，還可以調(diào)整MOCs的某些特性，例如穩(wěn)定性、溶解度、孔隙度，進(jìn)而改善材料性能。”張振杰表示，除此之外，若將MOCs作為構(gòu)筑模塊組裝成為多維結(jié)構(gòu)，可以豐富多孔材料的結(jié)構(gòu)多樣性；若與大分子或高分子進(jìn)行組裝，則不僅提高了MOCs的可加工性，還極大地拓展了MOCs的應(yīng)用領(lǐng)域。

圖1. 金屬-有機(jī)籠的后修飾策略和后組裝類型

　　“我們?cè)谖恼伦詈筮€對(duì)MOCs后合成修飾的未來進(jìn)行了展望。未來的研究可更側(cè)重應(yīng)用需求，尤其是設(shè)計(jì)綠色、高效和廉價(jià)的合成路線，例如，使用光和氫等綠色能源，開發(fā)氣相后合成修飾，或通過可逆后修飾，實(shí)現(xiàn)‘智能’MOCs材料的合成等?！睆堈窠苷f。

　　該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的資助。

　　論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41570-022-00380-y