Small: 用于不对称催化的手性金属有机和共价有机骨架的研究进展

雨辰

2021-04-11

由于对手性产品的需求巨大且不断增长，不对称催化作用至关重要。金属有机框架材料(MOFs)和共价有机框架材料(COFs)作为两种新兴的晶体多孔材料，在非均相不对称催化领域有着广阔的应用前景。手性MOFs (CMOFs)和手性COFs (CCOFs)的独特性质，如高度规则的多孔结构、突出的结构可调性和有序的催化位点，使得它们对于大量的不对称催化有机转化具有很高的活性和对映选择性。此外，它们为简单的机理理解和催化剂设计提供了一个有用的平台。

有鉴于此，南开大学刘双喜教授、楼兰兰副教授等人，综述了CMOFs和CCOFs在不对称催化方面的研究进展。介绍了这些晶体多孔材料的设计、合成、结构及其不对称催化性能。并对CMOFs和CCOFs发展面临的挑战和机遇进行了展望。

本文要点

1）总结了手性多孔框架催化剂的四种主要制备方法——直接合成法、后修饰合成法、封装法和手性诱导法。介绍了各种手性MOFs和COFs催化剂的设计合成与结构组成，概述了这些催化剂的不对称催化性能、稳定性以及可回收利用性能。

2）多种手性配体和催化剂（如BINOL、Salen、BINAP、脯氨酸、磷酸等）被引入到MOFs和COFs材料中构建多相手性催化剂，用于芳香醛烷基加成、烯烃环氧化、醛硅氰化、硫醚氧化、氢化、Diels-Alder、Aldol、Friedel-Crafts等不对称反应中。这些催化剂大多具备较高的稳定性和良好的回收重复利用性能。由于孔道的限域效应，部分手性MOFs和COFs催化剂表现出比相应的均相催化剂显著提高的活性和立体选择性。

3）框架材料的模块化构建方式有利于制备含有多种活性中心的多功能手性催化剂，用于高效催化不对称串联反应或协同反应。而且，这些多孔框架材料的结构组分易于调控，这为深入研究不对称手性催化反应的机理以及催化剂结构与性能之间的关系提供了良好的平台

总之，该工作对CMOFs和CCOFs的非均相不对称催化研究有一定的指导意义，并对该领域的进一步研究起到一定的推动作用。

参考文献：

Hao Zhang et al. Advances in Chiral Metal–Organic and Covalent Organic Frameworks for Asymmetric Catalysis. Small, 2021.

DOI: 10.1002/smll.202005686

https://doi.org/10.1002/smll.202005686