论文部分内容阅读
金属-有机框架(MOFs)作为一种新型的晶体孔材料,具有其它材料无可比拟的功能的可剪裁、可设计性等优良性质,在催化领域的应用受到了科学家们极大的青睐,并得到迅猛发展。多酸(POMs)具有高质子酸性、低温高活性、优良的热稳定性、较好的质子迁移能力及杂多酸独特的“假液相”反应场等特点,在催化方面展现了极大优势。基于此,将POMs与MOFs两个领域有机结合,来构筑具有催化功能的POMOFs材料,不仅能充分发挥组分各自的优点,克服不足,而且可以实现二者功能的完美加合。本论文利用POMs的组成、结构的多样性以及电荷的可调变性,设计组装一系列具有催化功能的多孔性的POMOFs,实现了它们在多相催化中的应用。主要内容如下:1)以Keggin型多酸pW12O403-为模板或构筑块,过渡金属离子Zn2+和Ln3+(Ln=Eu,Yb、Er)为金属节点,4,4’-联吡啶氮氧化物[dpdo)为桥连配体,在水热合成的条件下通过配位自组装得到具有1D到3D不同结构类型的POMOFs,在多相催化DNA模型磷酸二酯BNPP的水解裂解反应中展现了好的催化效率,表观水解速率kobsd达到10-7~10-6s-1,反应速率提高了约107倍,达到与均相体系相当的催化效果。2)在水热合成条件下将手性配体L-和D-PYI. BWi2O405-作为模板,引入到以Ni2+离子和4,4’-联吡啶(BPY)构筑的金属-有机框架内,得到一对具有2D结构的对映体催化剂Ni-PYIl和Ni-PYI2,通过手性吡咯基团与多酸协同作用实现了高效率和高立体选择性催化烯烃双羟基化反应,得到大于75%的产率和95%的ee值,是首例手性POMOFs作为多相催化剂协同进行的不对称催化反应。3)在水热合成条件下将手性配体L-和D-PYI引入到PW120403-和Cu(NO3)2构筑的POM-金属框架内,制备具有2D结构的对映体催化剂Cu-PYIl和Cu-PYI2,实现了多酸单元和手性催化单元在空间的匹配和协同,高效率和高立体选择性的催化烯烃的氧化、芳香醛和酮的羟醛缩合反应。4)在水热合成条件下将手性配体L-和D-PYI作为辅助手性配体、ZnW12O46-作为构筑块,引入到以锌离子和3-氨基-4,4’-联吡啶(NH2-BPY)构筑的MOF中,制备具有3D结构的对映体催化剂Zn-NH2-PYI1和Zn-NH2-PYI2,通过手性吡咯烷、氨基、配位不饱和金属离子和多酸多催化位点协同作用实现了由烯烃到环碳酸酯的连串反应,得到大于90%的产率和85%的ee值。