综述:手性共价有机框架材料在对映体分离中的研究进展

【字体: 时间:2025年06月05日 来源:Coordination Chemistry Reviews 20.3

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  这篇综述系统总结了手性共价有机框架(CCOFs)的合成策略(后合成修饰PSM、直接合成、手性诱导)及其在对映体分离中的创新应用(色谱、膜分离、吸附分离),突出了CCOFs的高比表面积、可调孔径和丰富手性识别位点等优势,为手性药物开发提供了绿色高效的解决方案。

  

Abstract
手性共价有机框架(CCOFs)是一类新兴的晶态多孔材料,凭借其大比表面积、可调孔径和丰富手性识别位点等特性,成为对映体分离领域的研究热点。本文聚焦2019年以来的最新进展,系统阐述CCOFs的三大合成策略——后合成修饰(PSM)、直接合成和手性诱导,并分析其在色谱、膜和吸附分离中的应用潜力。

Introduction
分子手性是自然界的基本属性,对映体的药理毒理作用可能截然相反。相较于不对称合成,对映体分离因操作简便、无副产物等优势更具工业化潜力。然而,传统手性材料如手性金属有机框架(CMOFs)和手性多孔有机笼(CPOCs)分别受限于稳定性差和溶解性问题,而CCOFs通过碳氢氧氮硼元素构建的刚性骨架,兼具优异稳定性和可设计性,为手性分离提供了新思路。

Synthesis strategies for CCOFs

  1. PSM法:在预合成非手性COFs中引入手性分子,操作简便但负载量受限;
  2. 直接合成法:以光学纯手性单体为构建单元,可精准控制手性中心分布;
  3. 手性诱导法:通过非共价作用诱导非手性框架产生宏观手性,如螺旋堆叠策略。

Application in enantiomer separation

  • 色谱分离:作为手性固定相(CSPs),烯烃连接型CCOFs在气相色谱(GC)和高效液相色谱(HPLC)中实现16种外消旋体的基线分离;
  • 膜分离:基于尺寸筛分和氢键作用,CCOFs膜对布洛芬对映体选择性达98%;
  • 吸附分离:协同多手性中心设计显著提升对α-羟基酸的选择性吸附容量。

Summary and outlook
当前CCOFs仍面临手性位点密度不足、普适性有限等挑战。未来需开发动态共价化学新策略,结合机器学习优化结构设计,推动其在手性制药工业中的规模化应用。

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