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金属-有机分子笼催化剂的近期研究进展

2021-11-05王姗姗廖浩诚朱元利侯宝明许东芳谭春霞

上海师范大学学报·自然科学版 2021年5期
关键词:催化剂

王姗姗,廖浩诚,朱元利,侯宝明,许东芳,谭春霞

(上海师范大学化学与材料科学学院,上海200234)

0 引言

酶催化在生命活动中受到了广泛关注,与传统催化过程中的单一活化方式不同,酶可以利用其特殊的结构降低反应活化能并加速反应,如:对底物进行预组装,稳定过渡态,诱导客体分子形成不同中间态来替代通常的反应途径等,这些特异性主要得益于酶分子内部具有多种相互作用力(如氢键、疏水相互作用、Π-Π相互作用等).

金属-有机分子笼(MOCs),也称为金属-有机多边形或多面体(MOPs),它是一类由金属结点与有机配体自组装而形成的具有独立空腔结构的超分子化合物.由于MOCs空腔的结构和功能可根据金属节点、配体的尺寸和功能进行调节,其展现出类似于生物酶的空腔,可包裹客体分子,稳定反应中间体,为空腔中的客体分子提供多种特殊的物理化学作用力等,从而可以作为超分子仿生催化剂加速反应进程,实现客体的尺寸选择性、区域选择性及立体选择性.基于此,设计和组装特定结构和功能的分子笼,探究其催化特异性能,并研究其结构与催化性能之间的关系具有非常重要的意义.

笼子本身和笼子包封的催化剂均可用于超分子催化.目前,基于配位分子笼在催化中充当的角色不同,将分子笼催化分为三类:1)空腔诱导催化[1],其中分子笼空腔仅提供疏水环境,而不具有催化活性位点,通过聚集底物并对其进行预组织,达到诱导反应和调控反应选择性的目的;……

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