山西师范大学张献明教授Chem. Eur. J. ：Cd基金属有机框架材料用于高效检测合成过程中常见的二甲亚砜残留

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二甲亚砜（DMSO），号称“万能溶剂”，被广泛应用于各种化学合成过程，故而合成产物中会经常残留有痕量的DMSO。为了去除这些痕量残留，常用的方法是使用大量溶剂反复进行冲洗。然而，DMSO无色无味的特性却让直接判断这些残留到底有没有洗干净变得非常困难。传统的滴定法、高效液相色谱等检测方法则面临着样品制备步骤复杂、检测范围窄、选择性差等问题，对快速确定各种洗脱溶剂中是否存在痕量DMSO残留面临着很大挑战。利用荧光传感对洗脱液进行直接检测的方法，则具有样品制备简便、响应快、能实时监测等优点，具有非常大的应用潜力。因此，研究能选择性检测各种溶剂中低浓度DMSO的荧光探针材料具有非常重要的意义。

金属有机骨架材料（MOF）由于其具有永久孔隙、可调节的孔径以及可功能化的内表面等优点在催化、气体吸附与分离、药物输运以及荧光检测等很多领域内被广泛应用。具有d10电子构型金属(如Cd²⁺）的MOF由于没有导致荧光猝灭的d-d跃迁过程，具有多样的光致发光特性，可以很好的应用于荧光检测。除此之外，MOF还可以通过非共价相互作用将客体分子富集在自身孔道内，与客体分子进一步发生相互作用，导致整体的电子跃迁过程发生改变，进而使得MOF的荧光发生变化，实现对痕量物质的检测。

图1. SXU-4用于多种溶剂中痕量DMSO的荧光检测

基于以上考虑，张献明课题组设计合成了一种基于Cd²⁺离子的MOF（SXU-4）用于多种溶剂中痕量DMSO的荧光检测。SXU-4在晶体学c方向上具有一维的菱形孔道，且内表面上分布有大量未配位的羧基和氮原子，可以与客体分子发生多重相互作用。该MOF在不同溶剂中均对痕量DMSO展示出具有很高选择性和灵敏度的荧光增强效应，并且荧光增强的程度与DMSO浓度有很好的线性关系，表明其可以对不同溶剂中痕量的DMSO进行荧光检测。通过对负载有DMSO分子的SXU-4单晶进行结构进行分析，发现吸附了DMSO分子以后，SXU-4的一维孔道发生膨胀，与框架之间存在着包括氢键、S-π等多种相互作用。结合第一原理计算结果证明了DMSO-MOF的多重相互作用引起的电荷重排是荧光增强的主要原因。相关研究为多种溶剂中痕量DMSO的快速检测开辟了新的途径，为DMSO分子的荧光探针设计提供了新的思路。

论文信息：

Cd‐Based Metal‐Organic Framework for Selective Turn‐On Fluorescent DMSO Residual Sensing

Xiao-Lu Wang, Jia-Yue Tian, Xuan-Chen Guo, Fu-Qiang Zhang, Linfeng Liang, Xian-Ming Zhang

Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202004111

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