新型手性多金属氧酸盐的设计、合成及性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

至今已有一百多年的发展历史的多酸化学，已是无机化学中的一个重要研究领域。早期的多酸化学研究者认为无机含氧酸盐经过缩合形成缩合酸；同种类的含氧酸缩合形成同种酸；不同种类的含氧酸缩合形成杂多酸。多酸化学就是关于同多酸和杂多酸的化学。近年来，随着科学技术水平的发展和人们认识的日渐深化，特别是X-ray单晶衍射技术的发展及普及，多金属氧酸盐（Polyoxometalates、POM或Metal-Oxygen Clusters）化学得到了迅速发展。这使多酸化学向材料化学，纳米科学，生物科学，医学等领域进军成为可能并取得了一系列的重大进展。由于多酸在结构，尺寸，氧化还原，光化学，催化等方面具有多变的性质，因此多酸化学是无机化学领域发展的最快的方向之一。

手性多金属氧酸盐集多酸与手性材料的优异特性于一身，它的设计、合成及性质研究近期引起了人们广泛的研究兴趣。其独特的可溶性金属-氧簇结构，为手性起源及手性传递的探索提供了理想的模型；高的负电性，可调的酸碱性、氧化还原活性及纳米尺寸，更为多功能非线性光学、立体选择性催化以及医药等新材料的设计合成带来了新的希望。

2. 国内外研究现状分析

尽管多金属氧酸盐经过百余年的发展,但其手性方面的相关研究起步还较晚,目前报道制备手性pom的方法大概有3种:1)通过水热合成法制备出具有螺旋结构的固体无机材料,其中一例是zubieta等人合成出具有相互贯穿的双螺旋结构的钒磷酸盐[(ch3)2nh2]k4[v10o10(h2o)2(oh)4(po4)7]4h2o;2)通过手性的氨基酸同少数多钼酸盐反应得到手性的pom[46247],kortz课题组在这方面做了相关的工作;3)由于反荷离子对于决定多金属氧酸盐的晶体结构起着非常重要的作用,因此通过改变反荷离子能够得到一些空间群为手性的多金属氧酸盐;最近,hill等人用较小的有机配体(酒石酸)通过高配位的锆中心同金属氧簇连接起来控制合成出完全纯净的多金属钨酸盐的对映异构体并研究其光学催化活性,得到很好的结果。

1.可利用自组装合成策略 。自组装为系统之构成元素(如分子)在不受人类外力之介入下，自行聚集、组织成规则结构的现象。例如分子的结晶即是一种自组装现象。自组装程序的发生通常会将系统从一个无序的状态转化成一个有序的状态，其可以发生在不同的尺度。自组装是创造具有新颖结构和功能的有序分子聚集体的重要手段。

2.建筑块合成思路，例如以waugh型手性多阴离子[mnmo9o32]6-为基本建筑块，使其与不同过渡金属、稀土离子或咪唑等反应，合成了多维手性多酸化合物。这类化合物为手性多酸化合物的自发拆分及其在固态时的手性识别与传递，提供了优异的理论和实际模型。

3. 研究的基本内容与计划

任务完成阶段内容及时间安排

4. 研究创新点

从分子设计的思想出发，以简单的杂多阴离子为建筑单元，利用分子自组装，自识别以及表面修饰、剪裁等技术，合成不同的手性多金属氧酸盐并研究其催化活性。