L-脯氨酸修饰UiO-66-NH2材料在气相色谱手性分离中的创新应用及机制研究

针对手性化合物药理毒性差异导致的分离需求，北京理工大学团队通过L-脯氨酸修饰UiO-66-NH2MOF材料，开发出新型气相色谱手性固定相(CSP)。该材料对二甲苯等物质实现2-3分钟快速分离，通过氢键、分子间作用力及空间位阻协同机制实现立体异构体高效分辨，为大规模手性分离提供新策略。

　　

在药物研发和化学合成领域，手性分子如同人类的左右手——虽然化学组成相同，但空间构型的微小差异可能导致截然不同的生物活性。沙利度胺悲剧就是最著名的例证，其R构型具有镇静作用而S构型却致畸，这使得高效手性分离技术成为现代科研的迫切需求。色谱分离作为主流手段，其核心瓶颈在于手性固定相(CSP)的性能。传统多糖类CSP虽广泛应用，但存在稳定性差、分离速度慢等局限。

北京理工大学生命学院Jia Huang团队在《Chirality》发表的研究中，首次将锆基金属有机框架(MOF)材料UiO-66-NH₂经L-脯氨酸修饰后应用于气相色谱手性分离。这种新型杂化材料结合了MOF的结构刚性与氨基酸的手性识别能力，对二甲苯异构体实现2-3分钟超快分离，较传统方法效率提升5-8倍。研究通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、圆二色光谱(CD)等七种表征技术证实，L-脯氨酸成功嫁接于UiO-66的氨基位点，材料比表面积达980 m²/g且热稳定性超过300°C。

关键技术方法包括：采用后合成修饰法将L-脯氨酸共价接枝至UiO-66-NH₂；通过动态涂覆法制备毛细管色谱柱；使用N₂吸附-脱附测试表征材料孔隙结构；结合X射线光电子能谱(XPS)分析元素化学状态；运用气相色谱评估分离性能。

研究结果显示：

1. 1.

   材料表征：XRD证实修饰后保持晶体结构，FT-IR显示脯氨酸羧基与MOF氨基形成酰胺键，CD谱证明引入光学活性。

2. 2.

   分离性能：对α-蒎烯和芳樟醇的对映体分离度达1.5以上，邻/对二甲苯位置异构体分离时间仅2.1分钟。

3. 3.

   机制解析：氢键作用使L-脯氨酸羧基与对映体形成非对映体复合物，MOF的1.1 nm微孔产生空间位阻效应，二者协同实现立体选择。

该研究突破性地将MOF材料应用于气相色谱手性分离领域，提出的"氨基酸-MOF协同识别"机制为设计新型CSP提供理论指导。其意义不仅在于开发出耐高温、高效率的分离材料，更开创性地利用MOF孔道限域效应增强手性识别，为工业级手性纯化技术发展奠定基础。正如研究者指出，这种策略可拓展至其他氨基酸-MOF体系，有望建立手性分离材料的理性设计范式。