可食用的功能MOF，来自KCl、环糊精、烈酒

金属有机框架材料（MOF）通常是由过渡金属与有机配体组合而成，大都具有精巧的晶体结构。得益于其较多的孔隙结构，功能型MOF材料在气体运载、催化、分离等方面展现了强大的应用潜力。但是，常见MOF材料成本较高，制备也略为繁琐。

2010年，美国西北大学的J. Fraser Stoddart教授报道了一类全新的基于环糊精（CD）的MOF材料。作者特别提到，这种CD-MOF可以全部使用食品级材料进行制备，制作过程也十分简单，在将钾盐、γ环糊精溶于纯水并过滤后，用2-7天的时间使乙醇挥发进入水相，即可析出无色透明的晶体。由此，作者强调了其潜在的实用性。当然，在实验室中，作者采用了甲醇为制备试剂。

图1：可用于制备CD-MOF的材料，依次为KCl、环糊精、98°烈酒

而这种材料的结构也十分新颖。从单晶XRD可知，其基本单元可以表示为[(γ-CD)6(KOH)2]n，六个环糊精分子占据立方体六个面，形成一个1.7 nm的空腔，如下图：

图2：(γ-CD)6六面体及环糊精对K离子的配位模式

这些“六面体”中的环糊精对K离子以两种方式螯合配位，产生三维交联结构，进而形成体心立方堆积，并形成更多小的孔径。

图3：体心立方堆积的CD-MOF1，黄球为空腔，蓝点为K，红点为γ-CD中的单个糖苷

此外，使用Rb或者其他碱金属盐和碱土金属盐也可以形成一些有序的晶体结构，因此，作者认为环糊精具有与冠醚相类似的配位能力和配位模式，即均可通过OCCO的单元螯合配位。

在精确的结构解析之后，作者主要研究了其吸附性能。CD-MOF1吸附染料的效果如下图所示。同时，材料吸附阴离子后的电荷平衡，可以证明环糊精处于质子化状态。

图4：吸附染料的CD-MOF

作者最新发表的工作中，则详细探索了它的分离功能（用于HPLC固定相组分）。这一材料不仅可以分离石油化工中的BTEX混合物，而且对其他有机分子也有很好的区分度，比如饱和化合物比不饱和物种受到更强烈吸附，以及对一些手性物种进行良好的区分。

最后，作者不忘总结这一材料的“可食用性”，由此期望大家多关注这一廉价又高效的新材料。

1. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201002343/abstract

2. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja208224f

3. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.5b12860

（本文由 小朱 供稿）