1。1手性多孔金属有机骨架化合物简介

手性多孔金属有机骨架化合物是由金属离子和手性有机配体之间通过配位键组装而形成的具有高度规整的无限网络结构的特殊晶体材料。[1]由于其种类的多样性、孔道的可调性和结构的易功能化,结合了复合高分子和配位化合物两者的特性,表现出分子识别,多相催化等方面的独特性质,因而在分子识别、手性分离、不对称催化等领域有诱人的应用前景。

1。2 手性多孔MOFs晶体材料

1。2。1手性拆分方面的应用

手性药物在手性化合物发展中体现了广泛的应用性。绝大多数的药物是由手性分子构成,两种手性分子可能具有明显不同的生物活性。[2]药物分子必须与受体(起反应的物质)分子几何结构匹配,才能起到应有的药效。因此,两种异构体中往往仅有一种是有效的,另一种无效甚至有害。而将多孔手性MOFs材料对手性药物进行拆分可以避免手性药物异构体可能存在的无效甚至有害的威胁。选择多孔手性MOFs材料对手性药物进行拆分有几个优点。首先手性多孔MOFs既是选择剂又是分离载体;其次手性多孔MOFs具有良好的稳定性,受环境条件的影响小;最后,灵活设计手性多孔MOFs材料,使得反应针对性更强,拆分效果更好。论文网

1。2。2不对称催化方面的应用

在不对称催化方面研究,MOFs由单一手性有机配体引入手性源,不易发生外消旋化,为“永久性”手性,它在不对称催化过程中亦保持手性结构,因而为不对称催化诱导提供了保障。此外,MOFs易于通过调控有机配体长度,实现对配合物开放孔道尺寸的裁剪,从而为催化过程中活性位点与底物作用提供合适空间,进而增加催化效果。因此,MOFs非均相催化不对称合成表现出高的反应活性和立体选择性,其合成和应用已成为不对称催化领域的一个研究热点。

L-脯氨酸及其衍生物作为有机手性的催化剂,具有以下优点,结构简单、来源丰富和催化活性高等。但其缺点也非常明显,具体表现在催化剂用量大、难以回收以及无法重复利用等。[3]而负载脯氨酸及其衍生物非均相的催化剂不仅很好的显示了良好的催化活性,而且还可以简化不对称催化中产物的分离过程,以实现催化剂的方便回收与循环利用,因此受到日益增多的关注。如Yin研究小组[4]通过用共价结合的方法,将L-脯氨酸连接到石墨烯氧化物上,而催化丙酮与2-硝基苯甲醛不对称直接Aldol反应,转化率可最高达96%,ee 值最高可达79%。Vaccaro等[4]以磷酸锆为载体负载L-脯氨酸,催化对位取代苯甲醛与丙酮的不对称羟醛缩合反应,产物ee 值最高可达99%,催化剂循环6次使用后,催化活性仍然保持不变。但是负载型催化剂合成较为复杂、底物适应性窄,较难其他开展结构与催化性能的关联性研究。

以有机基团L-脯氨酰胺为催化位点的手性多孔配合物催化剂既解决了以金属离子为活性位点的手性多孔配合物催化剂所造成的需无水无氧条件保护,催化反应条件苛刻,操作复杂等缺点。其表现出在空气中稳定,催化分子间不对称Aldol(羟醛缩合)反应操作简单,且比金属活性中心多孔催化剂的污染小的优点。并且L-脯氨酰胺在配合物孔道内均匀规则、高密度的排布还可以大大提高其催化效率。又解决了L-脯氨酸及其衍生物均相催化剂回收和重复利用的难点。

寻求稳定性好、高催化活性、可回收利用的非均相催化剂仍是这一领域的研究方向。通过调控有机配体长度和选择具有不同配位模式的金属离子,可以对手性多孔配合物开放孔道尺寸进行裁剪,为催化过程中活性位点与不同底物的作用提供合适空间,底物可以自由地进入孔道内与催化剂内部的催化位点发生作用,从而提高催化活性及对映选择性。

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