中文摘要：

金属-有机骨架（Metal-organic frameworks, MOFs）材料在气体储存和分离、多相催化、离子交换、药物载体、光电材料及磁性材料等方面具有潜在的实际应用价值而成为近年来无机化学，固体化学和材料化学的热点研究领域之一。合成含有特定功能基团的有机配体，并以此有机配体作为有机构筑单元与金属离子组装是合成具有特定功能MOFs材料的有效方法之一。本项目紧紧围绕这个合成策略，拟将冠醚这个具有特色的基团引入到刚性的二元羧酸配体中，合成冠醚功能化的刚性二元羧酸。利用该类配体与过渡金属离子在各种反应条件下合成MOFs晶体材料，从而把具有丰富主-客体化学的冠醚引入到MOFs材料中，并对合成的冠醚功能化的MOFs晶体材料进行晶体结构表征，测试MOFs化合物的稳定性及其对相应金属离子和有机阳离子(如各种芳基重氮盐)的识别吸附性能，为冠醚功能化MOFs新材料的应用研究提供一定的理论和实验依据。

结论摘要：

本项目将具有丰富主-客体化学的冠醚引入到MOFs材料中，可将冠醚的一些独特性能如离子识别等引入MOFs中，同时冠醚环提供的静电场可以提高MOFs对气体如H2的吸附。这是一项非常有意义的工作，同时含冠醚MOFs的合成也是极具挑战性的工作。本项目围绕着研究内容展开工作，在这三年中，我们合成了三种含冠醚的羧酸配体含苯并15-冠-5的二元羧酸配体L1；含萘并15-冠-5的二元羧酸配体L2及含萘并15-冠-5的四元羧酸配体L3。这三种羧酸配体的结构和组成都通过红外、核磁及质谱得以表征确认。其中，我们成功培养出配体L1酯化产物的晶体，并测试获得了它的单晶结构。我们还研究了这三种羧酸配体与钠离子的键合常数。我们采用两种方法来组装MOFs一是利用这三种羧酸配体直接与Zn(II)、Cu(II)等金属离子反应；二是在冠醚羧酸配体与金属离子的反应体系中加入第二配体如4，4ˊ-联吡啶等进行组装。我们共培养了近20个晶体，但这些晶体大多衍射很弱，无法解得其具体结构。但通过对这些化合物晶体的红外测试表明在该晶体中含有冠醚环，并且羧基参与了配位，与金属离子形成了MOFs，这证明了我们思路的正确性，冠醚环完全可以引入到MOFs材料中。我们仍在尝试微调实验条件来获得质量更好的晶体，并测试它们对H2、CO2等的吸附。当我们利用乙醇和水为溶剂，以配体L1、4，4ˊ-联吡啶及硝酸锌反应得到了晶体并解析了其结构，我们发现该化合物中配体L1苯环侧位连接冠醚环的氧醚键发生了水解。同样的条件下，配体L1、邻菲罗啉及硝酸锌反应得到的晶体中，配体L1上连接冠醚环的氧醚键也发生了水解。虽然这两个反应未得到预期产物，但令人惊喜地是我们合成了在正常条件下无法获得的新颖化合物。除此之外，以本课题经费支持，我们还合成了大量由其它配体构筑的MOFs，并对它们的性能如吸附、二阶非线性及磁性等进行了测试。我们在三年中共发表了21篇SCI收录的科研论文，其中有些发表在国际高层次期刊如Inorg. Chem., Crystal Growth & Design, CrystEngComm、Dalton Trans.上，迄今为止，这些文章的总的他引次数为96。另外我们还申请了2项专利。三年中共培养5名硕士研究生，其中2名已经毕业，3名仍在读。总之，我们认真地完成了基金任务，达到了预期目标，为该领域的研究提供了一些值得参考的研究经验。