[發明專利]一種環糊精基金屬有機框架材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201910325089.1
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN110054782B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 李曉璽;池承燈;陳玲
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 宮愛鵬

本發明屬于化工生產領域，具體公開了一種環糊精基金屬有機框架材料及其制備方法，包括以下步驟：(1)配置含有堿金屬離子的過飽和γ?環糊精堿性醇水溶液；(2)加熱得到γ?環糊精熱溶液；(3)冷卻步驟(2)的γ?環糊精熱溶液，結晶并分離得到環糊精基金屬有機框架材料。本發明合成的環糊精基金屬有機框架材料結晶完美、比表面積大，與傳統方法制備得到的材料的結晶與比表面積性質相近；重要的是，其合成操作簡單、綠色環保，所需時間從傳統數小時乃至數十個小時縮短至數分鐘，顯著提高合成效率，利于工業規模化生產。

技術領域

本發明涉及化工生產領域，具體涉及一種快速制備環糊精基金屬有機框架材料的方法。

背景技術

金屬有機框架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)又可以被稱為多孔配位聚合物，是一類由金屬離子或金屬簇與有機配體通過配位作用自組裝形成的多孔材料。MOFs具有極高的孔隙率、結構多樣且功能性可調，使其在氣體儲存、分離、催化、傳感、藥物釋放等方面具有很好的應用前景。然而，目前大部分MOFs的金屬離子和有機配體均具有一定的生物毒性，且合成反應條件較為苛刻(如高溫、有機溶劑等)、反應時間長(數個小時到數十個小時之間)，限制了大部分MOFs的連續化、規模化生產；此外，從生物或醫藥領域來看，MOFs的金屬離子和有機配體所需生物相容性良好、可生物降解等特點，這對MOFs在生物醫藥領域的擴大應用大打折扣。尋求合成條件溫和、生物相容性好的MOFs是國內外MOFs研究學者所關注的熱點課題之一。

γ-環糊精是由芽孢桿菌屬的某些菌種的葡萄糖基轉移酶作用于淀粉而產生的一類具有8個吡喃葡萄糖的環狀低聚糖，因其優越的生物相容性、可生物降解和可再生等特點而受到廣泛關注與應用。自2010年以來，美國西北大學Stoddart教授團隊利用乙醇揮發法制備得到γ-環糊精基金屬有機框架材料，并將其用于CO₂吸附、手性分子分離與檢測、生物藥物負載與遞送等方面，極大拓寬γ-環糊精的適用范圍與高值化利用。該方法將裝有金屬離子(Li⁺、K⁺、Rb⁺或Cs⁺)和γ-環糊精堿性溶液的敞口小容器置于盛有甲醇溶液的大容器，并密封大容器；進一步地，將其置于50-70℃環境中使得醇分子擴散進入小容器與γ-環糊精堿溶液混合，驅使γ-環糊精與金屬離子自組裝得到環糊精基金屬有機框架材料。該晶體的合成條件溫和，且其金屬離子與有機配體對人體生物相容性好，在生物應用方面表現為巨大潛力；然而，其合成過程耗時長，一般需數十個小時，不利于環糊精基金屬有機框架材料的規模化生產。中國江南大學ZhengyuJin教授團隊自2018年以來發明了一種晶種結晶法控制環糊精基金屬有機框架材料的結晶行為。他們參考Stoddart教授的方法在環糊精基金屬有機框架材料結晶前加入淀粉基納米粒子(100nm)，有效縮短了環糊精基金屬有機框架材料的合成時間(約6h)，并且通過控制淀粉基納米粒子的添加量控制了環糊精基金屬有機框架材料的微粒大小。值得注意的是，截止到目前為止，環糊精基金屬有機框架材料的合成耗時依舊需要長達數個小時。開發一種快速制備環糊精基金屬有機框架材料的方法是工業規模化生產環糊精基金屬有機框架材料亟待解決的關鍵問題。

發明內容

針對目前環糊精基金屬有機框架材料合成時間長，限制其在工業化領域大規模生產的現狀，本發明的目的是提供一種快速制備環糊精基金屬有機框架材料的制備方法。通過簡單加熱與冷卻γ-環糊精的過飽和堿性醇溶液誘導γ-環糊精在溶液中的溶解與結晶行為，實現環糊精基金屬有機框架材料的綠色、快速制備，得到結晶完美、比表面積高的可生物降解材料。

本發明的目的通過下述方案實現：

一種環糊精基金屬有機框架材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)配置含有堿金屬離子的過飽和γ-環糊精堿性醇水溶液；

(2)加熱得到γ-環糊精熱溶液；

(3)冷卻步驟(2)的γ-環糊精熱溶液，結晶并分離得到環糊精基金屬有機框架材料。