金属有機構造体（きんぞくゆうきこうぞうたい、、略称: MOF（もふ））、金属-有機骨格（きんぞくゆうきこっかく）、または多孔性配位高分子（たこうせいはいいこうぶんし、、略称: PCP）は、内部に空孔を有する有機配位子からなる配位ネットワークである。
概要
金属中心どうしが有機配位子で架橋されるように錯体形成を行うと、金属原子が互いに架橋された構造を有する周期性の高い化合物が得られる。これを金属有機構造体という。
従来から使用されている活性炭やゼオライトでは細孔構造・比表面積を精密に制御した構築は困難だった。対して、金属有機構造体は従来の多孔質材料に比べて特性が優れているだけでなく、分子設計に配位結合を精密に取り入れることで細孔構造・比表面積・形態などを人為的に設計できる。この特性により、非常に複雑な構造体の構築や高次機能の発現が可能となりつつある。
MOFは多くの場合において、ゲスト分子（多くの場合溶媒分子）を脱離しても細孔は安定しており、他の分子で再充填することができる。この特性により、MOFは水素や二酸化炭素などのガスの貯蔵に有用である。MOFのその他の応用例としては、ガス精製、ガス分離、、触媒、固体電解質、スーパーキャパシタなどが挙げられる。
北川進、リチャード・ロブソン、オマー・ヤギーは金属有機構造体（MOF）に関する研究により、2025年にノーベル化学賞を受賞した。
定義 金属有機構造体（MOF）とは、金属クラスターと有機配位子からなる拡張構造である。拡張構造とは、そのサブユニットが一定の配分で繰り返しパターンを形成する構造を指す。
2013年のIUPAC推奨ガイドラインによれば、MOFは「配位ネットワーク」の一部であり、配位ネットワークはまた「配位ポリマー」の一部である。 配位ポリマー（Coordination polymer）：1次元・2次元・3次元に繰り返し構造を持つ配位化合物。 配位ネットワーク（Coordination network）：繰り返し配位構造単位によって1次元方向に延びる配位化合物であるが複数のチェーン・ループ・スピロリンク間に架橋を有するもの、あるいは繰り返し配位構造単位を通じて2次元または3次元方向に延びる配位化合物。 MOF（Metal–Organic Framework）：有機配位子を持つ配位ネットワークのうち、潜在的な空孔（potential voids）を持つもの。
MOFに隣接する分野として、軽元素（H、B、C、N、O）のみで構成された拡張構造である共有結合性有機構造体（covalent organic framework、COF）や、有限の大きさを持つ（Supramolecular Coordination Complex、SCC）がある。
歴史と初期のMOF 1974年、メルボルン大学で講師を務めていたリチャード・ロブソンは、初年級の学生講義用に結晶構造模型を作製していた。彼は原子を表す木製の球に一定角度の穴を開けて化学結合を表す棒でつなぐとおのずと正しい構造が組み上がることに気づき、原子固有の性質を利用して異なる分子どうしを結合すれば新規の分子構造ができるのではないかと着想した 。1989年、彼はこのアイデアをもとに、銅イオンとそれに引きつけられるニトリル基を先端に持つ有機分子を結合させたCu[C(C6H4CN)4]BF4などの結晶性高分子を合成した 。
1990年代に入り、金属と配位子を使った多くの分子構造体を試作されたが、不安定で壊れやすいものであった。
北川進は、新規の構造と性質を持つ銅を含んだ結晶性高分子についての報告に興味を持ち、1990年からこの分野の研究を始めた。1992年、銅イオンに有機分子のピラジンやテトラメチルピラジンを配位させた新しい高分子結晶体を報告した。そのひとつは2次元の層状化合物で、層の間の空間にアセトン分子を含むことができた。その後も研究を継続し、1997年には可逆的に気体分子を吸着できる構造体を合成した。これはコバルト、ニッケル、亜鉛の各イオンに4,4’-ビピリジンが配位した、メタン、窒素、酸素分子が出入りできる3次元の多孔性金属有機構造体である。北川らは「多孔性配位高分子(PCP)」という名称で概念の体系化を行なった。
オマー・M・ヤギーは1995年にカルボキシレート系配位子を用いた結晶を合成し、「金属有機構造体(MOF)」と名付けた。この成果は、安定かつ結晶性の多孔質材料創出への道を拓いた 。ヤギーはまた1998年に二次構築単位という、多孔性を有する骨格を構築するための構成要素として機能する金属カルボキシレートクラスターの概念を導入し、この分野をさらに発展させた。この発明により精密な構造設計と機械的安定性の向上が可能となり、MOFが工業条件下でも多孔性を保持できるようになった。ヤギーはこれらの材料のガス吸着等温線を測定し、ガス貯蔵・分離用途への応用の道を示した。
1999年、とても高いポロシティを示す初のMOFであるの開発というブレークスルーがあった。酸化亜鉛クラスターとテレフタレート配位子から構成されるMOF-5は、高い比表面積、構造的頑健性、汎用性といった特異的性質を示し、ガス貯蔵・分離から触媒・センシングに至る応用分野を持つ基盤技術としてのMOFの地位を確立した。この発明は、右図の2000年における転換点が示すように、金属有機構造体（MOF）の開発と応用に劇的な影響を与えた。
構造 MOFは主に2つの構成要素からなる：二次構築単位(Secondary Building Unit, SBU)と呼ばれる無機金属クラスターと、リンカー(Linker)または架橋基(Strut)と呼ばれる有機分子である。このため、MOFはしばしば「ハイブリッド有機無機材料」と呼ばれる。リンカーは通常、1価、2価、3価、または4価の配位子である。金属とリンカーの選択がMOFの構造、ひいてはその特性を決定する。例えば、金属の配位数は、金属に結合できる配位子の数やその方向を定め、細孔のサイズや形状に影響を与える。
+次元性に基づくハイブリッド材料の分類無機材料の次元 0 1 2 3 rowspan=4 0 分子複合体(Molecular complexes) ハイブリッド無機チェーン(Hybrid inorganic chains) ハイブリッド無機レイヤー(Hybrid inorganic layers) 3D無機ハイブリッド(3D inorganic hybrids) 1 チェーン配位ポリマー(Chain coordination polymers) 混合無機有機レイヤー(Mixed inorganic-organic layers) 混合無機有機3D骨格(Mixed inorganic-organic 3D framework) 2 レイヤー状配位ポリマー(Layered coordination polymer) 混合無機有機3D骨格(Mixed inorganic-organic 3D framework) 3 3D配位ポリマー(3D Coordination polymers)
MOFの構造を記述し体系化するため、命名法体系が開発された。MOFのサブユニットである二次構築単位は、複数の構造に共通するトポロジーで記述できる。各トポロジー（ネットとも呼ばれる）には、太字の小文字3文字で記号が割り当てられる。例えばはpcuネットを有する。
金属クラスターにはが結合する。MOFにおいて、代表的な架橋配位子はジカルボン酸およびである。これらの配位子は通常、剛直な骨格を有する。例としては、ベンゼン-1,4-ジカルボン酸（H2bdcまたはテレフタル酸）、ビフェニル-4,4-ジカルボン酸（H2bpdc）、およびトリカルボン酸であるトリメシン酸が挙げられる。
MOFの開発における極めて重要な側面は、その結晶構造がX線結晶構造解析法によって決定可能であることである。多くのMOFは良好な結晶性を示すため、その3次元構造を正確に決定できる。これにより、MOFの細孔内で起こる反応を研究し、反応中間体の構造決定が可能となった。
文献で報告されているMOFのほとんどは結晶性化合物であるが、非晶質MOFやその他の無秩序相も存在する。
機械的特性と骨格 産業におけるMOFの実用化には、その機械的特性の徹底的な理解が不可欠である。なぜなら、押出成形やペレット成形といったほとんどの加工技術は、MOFに著しい機械的圧縮応力を加えるからである。多孔質構造の機械的応答は、高圧下で特異的な挙動を示す可能性があるため注目されている。ゼオライト（微細多孔質アルミノケイ酸塩鉱物）はMOFの機械的応答の参考となるが、有機リンカーの存在がゼオライトとは異なる新規な機械的応答をもたらす。MOFの構造は極めて多様なため、その機械的特性を全て分類することは困難である。さらに、MOFのバッチ間ばらつきや極端な実験条件（ダイヤモンドアンビルセル）により、荷重に対する機械的応答の実験的決定は限定的である。しかしながら、構造と特性の関係を決定するための多くの計算モデルが構築されている。これまでに調べられたMOF系には、（ZIF）、カルボキシレート系MOF、ジルコニウム系MOFなどがある。
一般的に、MOFは圧縮荷重下で3つの過程を経る： アモルファス化、ハイパーフィリング、圧力誘起相転移である。 アモルファス化(amorphization)：リンカーが座屈し、MOF内部の多孔性が急激に低下する。 ハイパーフィリング(hyperfilling)：液体（通常は溶媒）中で静水圧圧縮されるMOFは、細孔が荷重液体によって充填され、収縮ではなく膨張する。 圧力誘起相転移(pressure induced phase transition)：負荷中に結晶構造が変化する。
MOFの応答は主にリンカーと無機ノードの種類に依存する。ただし、特定のMOFはゲストに依存する結晶多形を示し、ゲスト分子が異なると結晶相や構造も異なるものに誘導される 。この現象により、周囲の気体環境の組成に応じて変化するMOF結晶構造の例がある。
ゼオライト型イミダゾレート骨格(Zeolitic imidazolate frameworks, ZIFs) （ZIF）では、いくつかの異なる機械的性質が報告されている。ZIFはゼオライトと多くの類似点を持つため、金属有機構造体（MOF）の中でも機械的特性に関して最も広く研究されている。ZIFファミリーにおける一般的な傾向として、アクセス可能な細孔体積が増加するにつれて、ヤング率と硬度の低下が認められる。ZIF-62シリーズのバルク弾性率は、ベンゾイミダゾレート（bim−）濃度の増加に伴い上昇する。ZIF-62は、bim−濃度が式量単位あたり0.35を超えると、開放細孔（open pore, op）相から閉鎖細孔（close pore, cp）相への連続的な相転移を示す。ZIF-62-bim0.35のアクセス可能な細孔サイズと体積は、適切な圧力を加えることで精密に制御可能である。
別の研究では、溶媒中での静水圧負荷下において、ZIF-8材料は収縮ではなく膨張することが示されている。これは内部細孔が溶媒でハイパーフィリングされた結果である。理論計算によれば、ZIF-4およびZIF-8材料は静水圧負荷下でせん断軟化メカニズムを示し、材料がアモルファス化（約0.34ギガパスカル）する一方で、依然として6.5ギガパスカルオーダーのバルク弾性率を保つことが示された。さらに、ZIF-4およびZIF-8 MOFは多くの圧力依存性相転移を起こす。
カルボキシレート系MOF(Carboxylate-based MOFs)
カルボキシレート系MOFは多様な形態をとり、広く研究されてきた。カルボキシレート系MOFの代表例としてHKUST-1、MOF-5、およびMILシリーズについて説明する。
HKUST-1 は二量体の銅パドルホイール構造を有し、2種類の細孔を持つ。錠剤成形ではHKUST-1のようなMOFは細孔崩壊を起こす。カルボキシレート系MOFは負の熱膨張（加熱すると密度が増す）を示すが、予想外なことに、硬度とヤング率はリンカーの無秩序化により温度上昇に伴って低下することが判明した。さらに計算上、よりメソポーラスな構造ほど体積弾性率が低いことが判明した。しかし、総細孔容積が同等であっても、多数の微細なメソ細孔を有する系よりも少数の巨大なメソ細孔を有する系で体積弾性率の上昇が観測された。HKUST-1は、静水圧負荷下においてZIF構造と同様の「ハイパーフィリング」現象を示す。
MOF-5 は八面体構造の四核ノードを有し、全体として立方晶構造を呈する。MOF-5は木材に匹敵する圧縮率とヤング率（約14.9ギガパスカル）を有し、これは密度汎関数理論および法により確認された。MOF-5は溶媒の充填媒体中でハイパーフィリング現象を示すことが確認されている一方、圧力に極めて敏感であり、細孔内に流体がない状態では3.5メガパスカルの圧力下で非晶質化／圧力誘起細孔崩壊を起こす。
MIL-53 MOFは「ワインラック構造」を有する。これらのMOFは、ローディング時の柔軟性に起因するヤング率の異方性、およびローディング時のワインラック構造の開口に起因する一方向圧縮に対する負の線圧縮率の可能性について研究されている。
ジルコニウム系MOF(Zirconium-based MOFs)
ジルコニウム系MOF（UiO-66など）は、非常に頑強なMOFの一種である（強固な六核Zr6金属ノードに起因）。熱、溶媒、その他の過酷な条件に対する耐性が向上しており、機械的特性において注目されている。せん断弾性率測定と錠剤成形試験により、UiO-66 MOFはZIFやカルボキシレート系MOFと比較して機械的強靭性が極めて高く、細孔崩壊に対する耐性が大きいことが示されている。ただし、錠剤成形下では高い安定性が見られるものの、ボールミル処理条件下ではリンカーが配位する無機ノードが破壊されることにより、UiO-66 MOFは比較的速やかに非晶質化することが確認された。
合成
一般的な合成 MOF化学は配位化学と固体無機化学から出発し、新たな分野として発展した。MOFは、合成プロセスを通して不変の架橋有機配位子から構築される。ゼオライト合成では、「テンプレート」と呼ばれる、無機骨格の構造成長に影響を与えるイオンがしばしば用いられる。テンプレートイオンは後段階で除去される。MOFでは、骨格は二次構築単位（SBU）と有機配位子によってテンプレート化される。
水素貯蔵を目的としたMOFに有用なテンプレート化手法として、N,N-ジメチルホルムアミドや水などの金属と結合する溶媒の使用が挙げられる。この場合、溶媒を除去すると金属サイトが露出し、水素分子がこれらのサイトに結合できるようになる。
MOFの化学を進展させる上で特に重要な4つの進展があった。 金属含有単位を安定形状に保持する幾何学的構築原理。設計合成でターゲットとすべきトポロジーの同定につながっただけでなく、恒久的な多孔性を達成する核心点となった。 構造のトポロジーを変えずにサイズと性質を変化させるisoreticular原理の適用。超高ポロシティと大きな細孔開口部を有するMOFが実現された。 合成後の改質。有機ユニットや金属有機錯体をリンカーと反応させることでMOFの機能性が向上した。 単一骨格内に複数の機能を組み込んだ多機能性MOFの実現。
MOF中の配位子は通常可逆的に結合するため、結晶の成長速度が遅い中で格子欠陥が再溶解されやすく、ほぼ平衡状態に達した欠陥密度を持つミリメートル規模の結晶が得られる。ソルボサーマル合成法(Solvothermal synthesis)は、結晶が数時間から数日かけて成長するため、構造決定に適した結晶の育成に有用である。しかし、MOFを消費財の貯蔵材料として利用するには、その合成を大幅にスケールアップする必要がある。MOFのスケールアップは広く研究されていないが、複数の研究グループがマイクロ波を用いて溶液からMOF結晶を急速に核生成できることを実証している。この「マイクロ波補助ソルボサーマル合成(microwave-assisted solvothermal synthesis)」と呼ばれる技術は、ゼオライト研究分野で広く用いられており、数秒から数分でマイクロメートル規模の結晶を生成し、収率は従来の低速成長法と同等である。
メソポーラス材料MIL-100(Fe)のような一部の金属有機構造体（MOF）は、室温およびグリーン溶媒（水やエタノール）中で、スケーラブルな合成法によって穏和な条件下で得ることができる。
溶媒を用いない結晶性金属有機構造体の合成も報告されている。酢酸金属と有機配位子前駆体を混合し、ボールミルで粉砕する。この方法によりCu3(BTC)2を一定の収率で迅速に合成可能である。溶媒を用いずに合成したCu3(BTC)2の形態は市販のBasolite C300と同一であった。ボールミル内の高い衝突エネルギーによる成分の局所的な溶融が反応を促進すると考えられている。また、ボールミル内反応で副生成物として生成する酢酸が、ボールミル内で溶媒効果を発揮し反応を助けた可能性もある 。Cu3(BTC)2の機械化学的合成において少量のエタノールを添加すると、得られる材料の構造欠陥量が大幅に減少することが示されている。
溶媒を使用しないMOF薄膜および複合材料の合成法の一つは、化学気相成長法(CVD)によるものである。このMOF-CVDは、ZIF-8に対して初めて実証され、2段階からなる。第1段階では金属酸化物の前駆体層を堆積させる。第2段階では、これらの前駆体層を昇華した配位子分子に曝露し、MOF結晶格子への相転移を誘起する。この反応中に生成する水分子が転移を誘導する上で重要な役割を果たす。このプロセスは産業用微細加工基準に準拠したクリーンルームプロセスへのスケールアップに成功した。
配向性薄膜としてのMOFの成長については数多くの方法が報告されている。しかし、これらの方法はごく少数のMOFトポロジーの合成にしか適さない。その一例が蒸気補助変換法（Vapor-Assisted Conversion、VAC）であり、これはいくつかのUiO型MOFの薄膜合成に利用可能である。
ハイスループット合成 ハイスループット（High-Throughput、HT）法は、コンビナトリアル化学の一部であり、効率向上のためのツールである。ハイスループット法にはコンビナトリアル法と並列合成法の2つの合成戦略が存在する。コンビナトリアル法では、全ての反応が1つの容器内で進行し、混合生成物が生じる。並列合成法では、反応が異なる容器内で進行する。さらに、薄膜法と溶媒ベース法との区別がなされる。
ソルボサーマル合成法は、対流式オーブン内のテフロン製反応器あるいはマイクロ波オーブン内のガラス製反応器を用いて（ハイスループットマイクロ波合成）行われる。マイクロ波オーブンの使用は反応パラメータを劇的に変化させることがある。
ソルボサーマル合成に加え、連続流反応器における超臨界流体溶媒の利用も進展している。超臨界水は2012年に初めて銅・ニッケル系MOFの合成に用いられ、わずか数秒で反応を完了させた。2020年には、超臨界水法と同等の時間スケールで連続流反応器とが用いられ、二酸化炭素の低い臨界点によりジルコニウム系MOFであるUiO-66の合成が可能となった。
仮晶的複製(Pseudomorphic replication) 仮晶的鉱物置換現象は、鉱物相が平衡状態でない流体と接触する際に生じる。自由エネルギーを低減し初期相をより熱力学的に安定な相へ変換するため、再平衡化が進行する傾向があり、これには溶解と再沈殿の副過程が伴う。
このような地質学的プロセスに着想を得て、適切な基板（例えばフッ素ドープ酸化スズ）への酸化アルミニウムの原子層堆積（ALD）法と、ソルボサーマルマイクロ波合成法を組み合わせることでMOF薄膜を成長させた例がある。酸化アルミニウム層は、構造形成剤として機能すると同時に、MOF構造の骨格を形成する金属ソースとしても作用する。多孔性3次元金属有機構造体の構築は、マイクロ波合成法において行われる。具体的には、原子層堆積された基板を、高温下でDMF/H2O 3:1混合溶媒中のリンカー溶液に曝露する。同様の手法で、2015年にコバルトポルフィリンMOF(Al2(OH)2TCPP-Co; TCPP-H2=4,4′,4″,4‴-(ポルフィリン-5,10,15,20-テトライル)テトラベンゾエート)の合成が報告された。これは水溶液中のCO2をCOへ電気触媒変換するために構築された初のMOF触媒である。
合成後修飾 理論上は金属ノードと有機リンカーを適切に選択することで3次元構造と細孔の内部環境を制御できるものの、実際には、MOF系の不安定性のために望む機能を備えた目的の生成物を直接合成することはしばしば困難である。ゲスト分子やの交換、溶媒の除去により機能性を追加できるが、依然として骨格の構成要素に限定される。合成後の有機リンカーや金属イオンの交換は、この分野で拡大しつつある領域であり、より複雑な構造、機能性の向上、系の制御の可能性を開く。
配位子交換 合成後修飾を用いることで、MOF内の有機リンカーを、配位子交換または部分配位子交換により新たなリンカーと置換できる。この交換により、MOFの細孔構造、場合によっては全体的な骨格構造を特定の目的に合わせて調整することが可能となる。配位子交換は選択的吸着、ガス貯蔵、触媒としての利用を目的とした材料の微調整などに役立つ。配位子交換を行うには、既製MOF結晶を溶媒で洗浄した後、新たなリンカー溶液に浸漬する。この交換反応には熱が必要となることが多く、数日単位の時間スケールで進行する。合成後配位子交換により、温度・pH・その他の反応条件によりMOF合成中に分解してしまう官能基、あるいは供与基との競合により合成そのものを阻害する官能基をMOFに組み込むことも可能となる。
金属交換 合成後修飾法は、MOF内の既存金属イオンを新規金属イオンと置換するためにも用いられる。MOFの骨格構造や細孔構造を変化させることなく、完全な金属イオン交換反応が達成されている。合成後の配位子交換と同様に、合成後の金属交換は、あらかじめ合成されたMOF結晶を溶媒で洗浄した後、新たな金属の溶液に結晶を浸漬することで行われる。合成後金属交換により、同一骨格でありながら異なる金属イオンを有するMOFを簡便に合成できる。
層別化合成 合成後修飾は、配位子や金属自体の機能を変更するだけでなく、MOFの構造を多様にするためにも用いられる。合成後修飾を利用することで、MOFを高度に秩序立った結晶性材料から不均一な多孔質材料へと変換できる。この技術によりMOF結晶内に独自の構造的・機能的特性を示す領域を設けることが可能となる。コアシェル型MOFやその他の層状MOFは、各層が独自の機能を有しながらも、ほとんどの場合層間で結晶学的に互換性を持つように合成されている。
オープンな配位サイト 場合によっては、金属ノードは不飽和であり、様々な技術を用いてこの周囲を修飾することが可能である。配位子のサイズが細孔開口部のサイズと一致する場合、既存のMOF構造に追加の配位子を導入することが可能である。金属ノードは有機配位子だけでなく無機化学種に対しても良好な結合親和性を示すことがある。一例として、金属ノードがウラニルイオンと結合を形成することが示されている。
2次元MOFにおける層間導入
2次元金属有機構造体（MOF）を扱う場合、MOFの層間に配位子を取り込むことが可能である。方法の一つは、MOFの合成過程（デノボ合成と呼ばれる）において取り込むものである。この方法では、MOFの構成要素とターゲットの層間配位子を同時に反応させる。これによりMOFが形成されると同時に、配位子がMOFに配位する。もう一つの方法は合成後修飾であり、最も一般的な手法はソルボサーマル合成法を用いるものである。
配位子は通常、MOF内で金属ノードに配位する。配位を促進するため、MOFに使用する金属ノードと配位子がどう結合するかを慎重に見極めて選ぶ必要がある。2次元MOFにおいて金属ノード間にポルフィリンリンカーを用いる場合、第2のリンカーはポルフィリン内の金属を介してMOFに配位するとともに、ポルフィリンリンカー間の金属ノードにも配位することが可能であり、2つの配位サイトが存在する。一例として、亜鉛ノードとテトラキス（4-カルボキシフェニル）ポルフィリンリンカーから構成される2次元Zn2(Zntcpp) MOFが挙げられる。この構造では、光色変化性配位子であるビス(5-ピリジル-2-メチル-3-チエニル)シクロペンテン(bpmtc)をZn2(Zntcpp)層間に組み込んだ。これらの2次元MOFは、第2のリンカーを導入しても結晶性を維持し、サスペンション以外では可変的な安定性を示す。様々な2次元MOF内に多様なリンカーを導入することで、幅広い応用が可能となる。
触媒機能
MOFは不均一系触媒としての可能性を秘めている。その高い比表面積、調整可能な細孔構造、金属および官能基の多様性は、触媒としての利用に特に魅力的である。ゼオライトは触媒として極めて有用であるが、Si/Al結合点の固定された四面体配位と2配位酸化物リンカーに制限され、既知のゼオライトは200種類未満である。この限られた種類とは対照的に、MOFはより多様な配位構造、多面体リンカー、補助配位子（F−、OH−、H2Oなど）を示す。また、1ナノメートルを超える細孔サイズを持つゼオライトを得ることは困難であり、ゼオライトの触媒としての応用は比較的小さな有機分子（一般的にはキシレン以下）に限定される。
さらに、MOF合成に一般的に用いられる合成条件は穏和であるため、繊細な官能基を骨格構造に直接組み込むことが可能となる。ゼオライトやその他の微細多孔性結晶性酸化物系材料では過酷な条件（例えば、有機テンプレートを除去するための高温焼成）が用いられるため、このようなことは難しい。金属有機構造体MIL-101は、クロムなどの遷移金属を組み込んだ触媒用途で最も広く用いられるMOFの一つである。しかしながら、一部のMOF光触媒は水溶液中や強酸化条件下での安定性が極めて低い。
ゼオライトは依然としてエナンチオピュアな形態で得られず、医薬品、農薬、香料産業などにおける不斉合成触媒としての応用が妨げられている。エナンチオピュアなキラル配位子またはその金属錯体をMOFに組み込むことで、効率的な不斉触媒が実現されている。一部のMOF材料は、多核サイト、ホスト-ゲスト応答、疎水性キャビティを組み合わせることで、ゼオライトと酵素の間のギャップを埋める可能性すらある。MOFの半導体としての性質も有用かもしれない。理論計算によれば、MOFは1.0～5.5電子ボルトのバンドギャップを持つ半導体または絶縁体であり、配位子の共役度を変化させることでこの特性が調整可能であることから、光触媒としての可能性が示唆されている。
触媒作用の設計
金属イオンまたは金属クラスター