论文部分内容阅读
金属-有机框架(MOFs)作为多相催化剂应用于不对称光催化有机合成一直是一个具有挑战性的课题,其既要求MOFs兼具光催化和不对称催化功能以及手性限域孔道,又强调光氧化还原催化和不对称催化的有效协同及与底物间电子和能量的高效传递。本论文以具有良好光吸收、光敏化、光氧化还原性能以及潜在构型手性的三苯胺为构筑基元,通过分别研究三苯胺类手性MOFs和光功能MOFs的制备和应用来充分发掘三苯胺的手性特点和光功能优势,进而基于MOFs多功能协同设计理念将三苯胺两类特点整合,进行三苯胺类手性光功能MOFs催化剂的构筑和不对称光催化性能研究,以期为新型高效MOFs不对称光催化剂的合理设计提供实验借鉴和理论指导。具体内容如下:(1)基于三苯胺的潜在构型手性特征,设计非手性三苯胺类希夫碱配体与Ag+作用,通过自发拆分和手性诱导晶化制备了系列单一手性的Ag(Ⅰ)-MOFs,并将其用于多相不对称催化偶氮甲碱内鎓盐与丙烯酸甲酯间的1,3-偶极环加成反应,获得了不低于82%的产率和86%的ee值。通过测定包合底物的Ag(Ⅰ)-MOFs晶体结构获得了手性诱导规则的实验判据,并首次将反应底物用作手性诱导剂,实现了“一锅法”串联手性诱导和不对称催化过程及对环加成产物的手性方向调控。研究结果体现了三苯胺类配体构筑强手性限域孔道的优势。(2)基于三苯胺的光功能特性,将具有蓝光发射的4,4’,4"-三苯胺三甲酸与镧系离子(Eu3+/Tb3+)作用制备了系列具有Ln-OH-Ln簇单元的同构三维Ln-MOFs(Ln-1~Ln-8),并通过调节Eu3+/Tb3+比例实现了 Ln-MOFs的固态绿光(Ln-1)、红光(Ln-2)及白光(Ln-8)发射以及对神经毒剂模拟物O,O-二甲基-4-硝基苯基磷酸酯(DMNP)的荧光变色响应(从紫红色到蓝色)和有效水解(Ln-5)。研究结果验证了三苯胺良好的光吸收、光敏化及与底物、金属间的快速光能量传递能力。(3)结合三苯胺光功能和手性功能,将光氧化还原催化单元4,4’,4"-三苯胺三甲酸和不对称有机催化单元L-/D-2-咪唑-1-吡咯烷与Zn2+构筑了一对具有二重穿插结构的MOFs不对称光催化剂InP-1和InP-2,并通过特殊的5πe-羰基活化模式首次实现了多相不对称光催化饱和醛/酮的直接β-功能化。通过框架穿插策略不仅加速了氧化态光敏剂与烯胺中间体间的电子转移并提升了反应的区位选择和转换效率,而且增强了三苯胺螺旋孔道的手性限域效应;同时框架自身丰富的酸/碱催化位点避免了加入多种添加剂来稳定自由基而使反应条件更简单、易操作和环保。