有机小分子与金属修饰的共价有机框架的合成与催化应用研究

来源 :山东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ziyoucunzai
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设计合成具有有序结构的化学材料是化学和材料科学的中心课题。可以按预期设计合成有序结构的有机材料更是一个具有挑战性的目标。在这种情况下,共价有机框架材料(COFs)提供了一个不可替代的平台,因为它们能够将有机单元的拓扑结构引导并集成到结晶多孔聚合物中,以此来形成具有周期性的骨架和有序的孔道。COFs作为一类典型的高分子有机材料,具有化学稳定性好、比表面积大、结晶度高、易功能化、固有孔隙率大等特点。在吸附-分离、质子传导、半导体、能量存储、药物传输、传感及催化等应用方面具有无限的应用潜力。更关键的是,COFs为催化位点提供了有效的通道,并且加速了反应物和产物的运输。这些与生俱来的特性使其在多相催化领域具有很大的优势。1.首先,介绍了COFs晶体的合成方法。其次,简介了COFs在应用领域的研究进展,并强调了其在催化剂领域的研究成果。2.基于Cu/TEMPO体系的均相催化体系对芳香醇的氧化有很好的效果。但是,由于金属对环境的污染和TEMPO的价格高,且均相条件下难以回收,因此在工业中一直没有得到广泛应用。我们将TEMPO和Cu(II)分别通过一锅法和后修饰法有序地固定在COFs平台上得到了一种新型非均相催化剂Cu@MB-COF-TEMPO。并在温和条件下,以非均相方式对芳香醇进行氧化,在反应之后仍保持良好的催化活性。结果证明,基于COFs平台的催化剂Cu@MB-COF-TEMPO可以很容易地回收和重复使用多次,并且不会损失铜和昂贵的TEMPO。3.双(芳基亚甲基)环烷酮是一种新颖且用途广泛的药效团,其作为前体在有机合成和药物合成领域具有重要作用,但是在合成过程中,大多数反应过程都比较复杂,或有重金属的存在,且大多数都无法重复利用。手性吡咯烷衍生物作为重要的不对称有机催化剂之一,经常被用于复杂分子的合成。此外,水作为反应溶剂在绿色化学领域中发挥着重要作用。其中,烷基链基团在水中具有疏水反应场的作用,同时季铵盐基团的存在使催化剂的活性位点可以很好的与反应物接触,促进了反应在水中的进行。因此,我们将手性吡咯烷基团和长烷基链的烷胺化合物通过“一锅法”修饰到COFs框架上得到了COF-LA。我们利用该催化剂在室温下的水相中成功合成了双(芳基亚甲基)环烷酮基团及其衍生物。而且COF-LA具有良好的可重复利用性,7次之后仍保持了其结构稳定性。
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