共价有机框架(COFs)是一类由有机构建块通过强共价键连接而成的结晶多孔材料[[1], [2], [3], [4]]。它们具有低密度[5]、高表面积[6]、可调孔径[7]以及优异的化学和热稳定性[8]等独特性质,使其成为色谱应用的理想候选材料[[9]]。其中,手性共价有机框架(CCOFs)因其明确的手性微环境而在高效液相色谱(HPLC)中的手性分离方面展现出巨大潜力[[10], [11], [12], [13]]。
然而,由于CCOFs不规则的形态、纳米级的粒径和宽的粒径分布,其在HPLC中作为固定相的应用仍然有限,这些因素阻碍了柱子的有效填充,导致柱效降低、峰形失真和背压升高。为克服这些限制,开发了COFs@SiO2复合材料,通过将COF层原位生长在硅胶微球上,结合了COFs的结构可调性和硅胶颗粒的机械强度及均匀性[[14], [15], [16], [17], [18]]。
目前,CCOF的合成策略大致可以分为三类:后合成修饰[19,22]、自下而上合成[[23], [24], [25]]和手性诱导[26,27]。其中,自下而上合成被证明是构建具有明确结构、手性中心均匀分布和高稳定性的CCOFs的有效方法[28]。尽管如此,自下而上合成的CCOFs目前仅在少数研究中得到应用,主要是在气相色谱(GC)和毛细管电色谱(CEC)中。例如,颜的研究团队首次通过原位生长制备了用于气相色谱的手性CCOF柱,实现了高分辨率的分离和良好的重复性[29]。之后,季的研究团队通过自下而上合成开发了基于β-环糊精的CCOFs,用于电色谱,实现了多种手性药物的分离[30,31]。然而,到目前为止,在HPLC中的应用仍然有限。例如,袁的研究团队开发了CTpBD@SiO2和β-CD-COF@SiO2复合材料作为HPLC固定相,分别实现了20种和24种外消旋化合物的分离,表现出优异的稳定性和选择性[33,34]。崔的研究团队开发了两种高度稳定的冠醚基CCOFs,可作为HPLC和GC的多功能手性固定相,实现高效且广泛的手性分离[35]。
在本研究中,通过2,5-双(丙-2-炔-1-氧基)对苯二甲醛(BPTA)和巯基-β-环糊精(SH-β-CD)之间的硫醇-炔烃“点击”反应,设计并合成了一种新的手性单体(BPTA-CD)。随后,将BPTA-CD与1,3,5-三(4-氨基苯)苯(TPB)结合,在室温下通过自下而上的方法制备了一系列[BPTA-CD]x-TPB-COFs(图1A)。所得到的CCOFs原位生长在GPTS功能化的硅胶微球上,形成了硅胶支撑的CCOF复合材料(图1B)。最终,当这些材料作为HPLC的手性固定相使用时,成功分离了14种丹磺酰化氨基酸(DNS-AAs),表现出高手性选择性、稳定性和重复性。