JACS： 金属有机框架对脂肪酸衍生物的高精度分离和精制

脂肪酸（FA）衍生物的高精度分离对于区分E/Z异构和不饱和键（C=C）位置异构等结构变化至关重要，这决定了它们的性质和生理功能。然而，目前的分离和纯化方法缺乏必要的分辨率、效率和可扩展性。基于此，东京大学Takashi Uemura教授和Nobuhiko Hosono教授报道了具有特定纳米孔结构的MOF，该MOF能够精确分离长链FA衍生物。在液相色谱（LC）中，采用具有亚纳米通道的两个柱状层型等网状MOF作为吸附剂和固定相。MOF填充液相色谱柱展示了C18脂肪酸甲酯（FAME）的高分辨率分离，通过基于纳米孔插入的识别机制有效区分了E/Z 异构和C=C位置异构。热力学分析和分子动力学模拟揭示了C=C位置异构体前所未有的识别机制，该机制由FAME链上的官能团与MOF纳米孔内规则排列的有机配体之间的特定多位点相互作用驱动。此外，MOF通过有效地将脂肪和油（三酰基甘油）与可能对人类构成致癌风险的相关工艺污染物分离，从而实现脂肪和油（三酰基甘油）的纯化。这种方法有助于实现食用油的可扩展和高效精炼，实现超过99%的污染物消除效率。

脂肪酸（FAs）及其衍生物是人体必需的物质，作为人体营养素和新兴生物燃料应用的原料发挥着至关重要的作用。它们的特征在于结构多样性，包括链长和不饱和键的数量、构型和位置的变化。这些结构变化影响其生理作用和燃料性能，显著影响人类健康和可持续能源解决方案。由于FA性质存在微小的结构差异（如E/Z异构和不饱和键的位置异构），使得对FA衍生物的有效分离和纯化存在挑战。气相色谱法（GC）是目前高分辨率脂肪酸分析的标准技术。液相色谱（LC）、更传统的蒸馏/重结晶技术和非破坏性分离方法对此类FA异构体和衍生物的分辨率和效率不足。这些问题从根本上源于方法的分离原理，这些方法依赖于物理化学特征的差异，而不是直接针对FA的局部分子结构。而使用纳米尺寸的空腔，使目标分子的分离和选择性吸附是一个有前途的策略，以实现精确的分子识别。因此，鉴于最近严格的法规以及对高质量食品和燃料产品的需求，迫切需要能够在实际情况下实现精确结构识别和有效分离FA衍生物的新技术。

综上所述，本文报道了一种特定纳米孔结构的MOFs，通过检测FAME的细微结构差异，来实现FAME的高分辨率分析分离。该机制集成了双识别模式-尺寸排阻和特异位点相互作用，实现基于构象拟合和多点相互作用的长链分子异构体的选择性区分。热力学分析和分子动力学模拟揭示了位置异构体的独特识别机制，通过特定的多位点之间的相互作用的功能基团的FAME链和有机配体的MOFs定期排列。此外，除了FAME的分离之外，本文所证明的纳米孔插入识别机制还可以扩展到广泛的分析物，包括生物分子（如寡肽和核酸）。这种方法在生物、环境和食品分析中具有巨大的应用潜力，特别是在需要精确识别细微结构差异的情况下。

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