高穩定的Zr(IV)基金屬有機框架助力反相-液相色譜手性分離

2021-01-08 科學網

高穩定的Zr(IV)基金屬有機框架助力反相-液相色譜手性分離

作者：

小柯機器人

發布時間：2021/1/3 15:26:55

上海交通大學崔勇團隊報導了高穩定的Zr(IV)基金屬有機框架助力反相-液相色譜手性分離。 相關研究成果發表在2020年12月24日出版的《美國化學會志》。

外消旋混合物的分離在化學和藥理學中具有重要意義。包括金屬有機框架（MOFs）在內的多孔材料作為手性固定相在手性拆分中得到了廣泛的應用。為反相-高效液相色譜（RP-HPLC）（最流行的色譜模式，佔所有分離的90%以上）開發新型CSPs仍然面臨巨大挑戰。

該文中，研究人員首次證明了高穩定性的鋯基MOFs可以作為RP-HPLC的高效CSPs。通過精心設計和合成對映體純的1, 1』-聯苯-20-冠-6的三種四羧酸配體，製備了三種框架式為[Zr6O4（OH）8（H2O）4（L）2]的手性多孔Zr（IV）-MOFs。它們具有相同的拓撲結構，但通道大小不同，對水、酸和鹼有極好的耐受性。手性冠醚部分在框架通道內周期性排列，允許通過超分子相互作用對客體分子進行立體選擇性識別。

在酸性水溶液洗脫條件下，Zr-MOF填充的HPLC柱具有很高的解析度、選擇性和耐用性，用於分離各種模型外消旋混合物，包括有無保護的胺基酸和含氮的藥物，甚至優於一些商業化的HPLC手性柱。DFT計算表明，Zr-MOF為手性冠醚提供了一個有限的微環境，決定了手性冠醚的分離選擇性。

附：英文原文

Title: Highly Stable Zr(IV)-Based Metal–Organic Frameworks for Chiral Separation in Reversed-Phase Liquid Chromatography

Author: Hong Jiang, Kuiwei Yang, Xiangxiang Zhao, Wenqiang Zhang, Yan Liu, Jianwen Jiang, Yong Cui

Issue&Volume: December 24, 2020

Abstract: Separation of racemic mixtures is of great importance and interest in chemistry and pharmacology. Porous materials including metal–organic frameworks (MOFs) have been widely explored as chiral stationary phases (CSPs) in chiral resolution. However, it remains a challenge to develop new CSPs for reversed-phase high-performance liquid chromatography (RP-HPLC), which is the most popular chromatographic mode and accounts for over 90% of all separations. Here we demonstrated for the first time that highly stable Zr-based MOFs can be efficient CSPs for RP-HPLC. By elaborately designing and synthesizing three tetracarboxylate ligands of enantiopure 1,1′-biphenyl-20-crown-6, we prepared three chiral porous Zr(IV)-MOFs with the framework formula [Zr6O4(OH)8(H2O)4(L)2]. They share the same flu topological structure but channels of different sizes and display excellent tolerance to water, acid, and base. Chiral crown ether moieties are periodically aligned within the framework channels, allowing for stereoselective recognition of guest molecules via supramolecular interactions. Under acidic aqueous eluent conditions, the Zr-MOF-packed HPLC columns provide high resolution, selectivity, and durability for the separation of a variety of model racemates, including unprotected and protected amino acids and N-containing drugs, which are comparable to or even superior to several commercial chiral columns for HPLC separation. DFT calculations suggest that the Zr-MOF provides a confined microenvironment for chiral crown ethers that dictates the separation selectivity.

DOI: 10.1021/jacs.0c11276

Source: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c11276

 

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