基于螺环骨架的手性晶态多孔材料的设计合成与不对称催化性能

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:aramis_Rose
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手性晶态多孔材料由于在不对称催化、手性识别和传感、手性分离以及手性光学等领域表现出了巨大的潜在应用价值,受到了科学家们的广泛关注。本论文以手性螺环二酚为基本单元,通过羧基官能化后与金属离子组装得到了若干结构新颖且性能优异的手性晶态多孔金属-有机骨架和氢键-有机骨架材料。通过单晶X-射线衍射等多种手段表征了它们的组成和结构,并对其不对称催化性能进行了研究。论文共分为五章:第一章,介绍了手性晶态多孔材料的研究背景,包括金属-有机框架和氢键-有机框架的合成方法和结构特点以及在不对称催化方面的应用,同时还阐述了该领域所面临的机遇和挑战,最后阐述了本论文的选题意义以及工作进展。第二章,通过十步反应合成了手性螺环二酚羧酸配体H4L1,将其与四氯化锆在溶剂热条件下组装得到一个手性金属-有机框架1,对其进行磷酰化和金属化后修饰后获得了具有不对称催化氢化活性的框架1-PNMe2/Rh,以烯酰胺的不对称氢化反应作为研究对象,通过比较其与相应均相催化剂的催化活性,证明了在铑/手性配体协同催化的不对称氢化反应中实际的活性中心是与膦配体单配位的Rh物种。第三章,通过十一步反应分别合成了手性螺环磷酸羧酸配体H4L2和H4L3,将其分别与硝酸镍和氯化钴以及杯芳烃(H4TBSC)在溶剂热条件下组装得到三个基于八面体金属-有机笼的氢键-有机骨架1-Ni,1-Co和1-Co’。框架中裸露的磷酸基团可以作为布朗斯特酸催化剂高效催化吲哚和对甲苯磺酰芳基亚胺的不对称[3+2]环加成反应和傅克烷基化反应,对映选择性高达99.9%。相比于孤立的金属-有机笼和相应的均相分子催化剂,显示出了更高的反应活性和对映选择性。第四章,通过十一步反应分别合成了手性螺环磷酸羧酸配体H4L2和H4L4,将其与四氯化锆在溶剂热条件下组装得到了两个手性金属-有机框架Spiro-1和Spiro-2。所制备的材料具有较高的比表面积以及优异的化学和热稳定性,且相比于分子磷酸催化剂表现出了更强的布朗斯特酸酸性。框架中裸露的磷酸基团可以作为布朗斯特酸催化剂高效催化多类不对称有机反应,包括缩醛反应、傅克反应以及类皮克特-施彭格勒反应,对映选择性高达99.9%。同时,所制备的手性MOF催化剂在这三类反应中均表现出了极好的催化循环性能。此外,由于框架中存在丰富的路易斯酸金属位点,使其可以实现几类不对称反应的路易斯酸和布朗斯特酸的高效串联催化,相比于对应的均相催化剂表现出了更高的反应活性和对映选择性。第五章,对本论文工作进行了总结和展望。
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