多孔有機(jī)籠材料的應(yīng)用研究進(jìn)展

徐秋會(huì)，王 獻(xiàn)

(中南民族大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，分析化學(xué)國(guó)家民委重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430074)

1 引言

2009年，Cooper[1]在Nature上成功發(fā)表并合成了一系列多孔有機(jī)籠分子，并隨后將其命名為CC1，CC2和CC3。多孔有機(jī)籠具有內(nèi)在和外在的孔隙度，可以溶解在二氯甲烷、三氯甲烷等有機(jī)溶劑中。多孔有機(jī)籠是通過(guò)亞胺或胺與醛縮合而成得到的有機(jī)化合物，具有確定的內(nèi)在空腔，通常是[4+6]四面體籠[2]、[2+3]三角形棱柱籠[3]和[8+12]型籠等結(jié)構(gòu)[4]。此外，目前還有報(bào)道[4+4]型籠狀結(jié)構(gòu)分子[5]、[3+6]型、[6+12]型籠型結(jié)構(gòu)分子等[6]。多孔有機(jī)籠材料已經(jīng)在催化[7, 8]、分子分離[9]、傳感[10, 11]、氣相色譜分離[12, 13]、吸附[14]、儲(chǔ)能[15]等領(lǐng)域的應(yīng)用研究取得了重要的進(jìn)展。

2 多孔有機(jī)籠在催化方面的應(yīng)用

多孔材料過(guò)去幾十年在催化領(lǐng)域方面一直起著至關(guān)重要的作用，比如傳質(zhì)和擴(kuò)散[16, 17]。MOFs和COFs的表面多孔且具有較大的比表面積，將其運(yùn)用到催化領(lǐng)域方面已經(jīng)很成熟[18, 19]，因此研究人員也一直在尋找新的多孔材料。自從2009年Cooper[1]提出多孔有機(jī)籠以來(lái)已經(jīng)應(yīng)用到很多領(lǐng)域。對(duì)于催化來(lái)說(shuō)，多孔有機(jī)籠不僅具有多相催化劑的多孔性，在均相催化方面也有巨大潛力[20]。

2021年，Wang[21]報(bào)道了通過(guò)三苯基膦衍生合成了[2+3]三角形棱柱多孔有機(jī)籠POC-DICP(triphenylphosphine‐derived quasi‐porous organic cage)，將其作為配體用來(lái)提高Rh/PPh3(Triphenylphosphine)系統(tǒng)催化加氫甲酰化反應(yīng)的活性和選擇性，如圖1a所示。從該反應(yīng)可以可出，POC-DICP是由2個(gè)當(dāng)量的三苯基膦和3個(gè)當(dāng)量的環(huán)己二胺通過(guò)亞胺縮合形成，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)具有兩個(gè)以上亞胺鍵時(shí)產(chǎn)物不溶于甲醇，因此，當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，可以向反應(yīng)中加入甲醇使POC-DICP催化劑沉淀從而實(shí)現(xiàn)均相分離。……