以色列魏茲曼科學研究所van der Boom課題組研究報道了一類具有高度結構穿插（Interpenetration）的類金剛石結構的金屬-有機框架材料 （Metal-Organic Frameworks, MOFs）。該材料表現(xiàn)出一些獨特的結構特征：非常高的結構穿插度（32），具有對映手性（P和M）的一維孔道。
圖1. 具有16重結構穿插類金剛石結構的MOFs的結構分析：有機分子結構，金屬銅 Cu(II)的配位構型，手性一維孔道及在垂直于四重對稱軸方向一致手性的螺旋特征。 作為宇宙間的普遍特征，手性在生命，化學，材料科學扮演者重要的角色。認識和了解手性的發(fā)生及演化對發(fā)展新手性材料很重要。作為合成材料，金屬-有機框架(Metal-Organic Frameworks)，簡稱MOFs，是由有機配體通過金屬（簇）配位形成的具有多孔有序結構的材料。利用結構的可設計性，具有不同拓撲結構的MOFs被相繼報道。其中金剛石類的拓撲結構是一個經(jīng)典結構。根據(jù)其對稱性的要求選擇相應的有機骨架或金屬（簇），具有類金剛石結構的MOFs材料可以通過設計合成可靠的得到。該類材料在非線性光學及氣體分離領域中進行了廣泛研究。 結構穿插（Interpenetration）在類金剛石結構MOFs中是一類常見的現(xiàn)象，尤其是在MOFs具有大的孔徑結構時。但是，類金剛石結構MOFs很少和手性聯(lián)系在一起。然而，文強博士在制備的類金剛石結構MOFs中觀察到了手性特征。 通過選擇不同尺寸有機分子，制備出了具有不同穿插結構的MOFs （10-DIA, 16-DIA和32-DIA）。其中32-DIA結構表現(xiàn)出了少有的非常高的32重穿插度。比較分析這些結構發(fā)現(xiàn)都表現(xiàn)不同程度的扭曲及手性特征。如圖1，以16-DIA結構為例。其中沿著晶體的四重對稱軸，可以觀察到對映手性（P和M）的一維孔道，其周圍是16重螺旋排列的有機骨架組成。雖然有高的結構穿插度，但在最終的材料結構中仍表現(xiàn)出了較大的孔徑（31.0 ? × 14.8 ?）。與手性孔道結構不同的是在垂直于四重對稱軸方向，材料結構表現(xiàn)出同一手性的螺旋結構（helix）。這類四面體非手性有機分子組成的結構在本研究及以往研究中 (J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 14210–14221)都傾向于形成手性的孔道結構。這類手性孔道有潛在選擇性的吸附的客體分子的可能，相關的研究仍在繼續(xù)進行。另外，由于在某些晶面方向上具有手性，這為研究晶面取向光學活性提供了有趣結構的晶體材料。 論文信息 Chiral Motifs in Highly Interpenetrated Metal-Organic Frameworks Formed from Achiral Tetrahedral Ligands Qiang Wen, Maria Chiara di Gregorio, Linda Shimon, Iddo Pinkas, Naveen Malik, Anna Kossoy, Eugeny Alexandrov, Davide M. Proserpio, Michal Lahav, Milko Erik van der Boom Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202201108
