具有未配位活性基团的多孔配位聚合物的设计及催化性能研究

This project will obtain porous coordination polymers (PCPs) containing uncoordinated active groups via either direct incorporation or postsynthetic modification method. In order to determine the structures of these complexes, they will be characterized by IR, elemental analysis, single-crystal X-ray diffraction and powder X-ray diffraction. Based on the acidity and alkalescence of the uncoordinated active groups in corresponding PCPs, they can be employed to catalyse different organic reactions. The PCPs which contain uncoordinated acidic sulfonic groups can be used to catalyse esterification reaction and Paal-Knorr furan synthesis. The PCPs that contain uncoordinated basic piperidinyl groups can be employed to catalyse various reactions such as Knoevenagel condensation reaction, Henry reaction and Gassman indole synthesis. The PCPs which contain uncoordinated basic pyridyl groups can be used to catalyse Feist-Bénary furan synthesis. Through a series of studies, a variety of highly efficient and reusable green catalytic materials will be explored. This project will provide experience for the design and synthesis of PCPs containing uncoordinated active groups, expand the application scope of PCPs in catalytic chemistry and give a new impetus to the development of chemistry, crystal engineering and materials science.

本项目采用直接合成法或后合成修饰法获得具有未配位活性基团的多孔配位聚合物。利用红外光谱、元素分析、X-射线单晶衍射、X-射线粉末衍射等手段对这些化合物进行表征并确定结构。根据所含未配位活性基团的酸碱性，相应的多孔配位聚合物将被用于催化不同的有机反应。含有未配位酸性磺酸基团的多孔配位聚合物可用于催化酯化反应和Paal-Knorr呋喃合成反应。含有未配位碱性哌啶基团的多孔配位聚合物可用于催化Knoevenagel缩合反应、Henry反应、Gassman吲哚合成等反应。含有未配位碱性吡啶基团的多孔配位聚合物可用于催化Feist-Bénary呋喃合成反应。通过系统研究，开发出多种高效、可循环使用的绿色催化材料。本项目将为具有未配位活性基团的多孔配位聚合物的设计合成提供经验，为多孔配位聚合物在催化化学领域的应用扩大范围，为化学、晶体工程学、材料科学的发展注入新的动力。

多孔配位聚合物是由金属离子或金属簇与有机配体利用分子组装和晶体工程的方法得到的具有特定形状和尺寸空腔结构的配位聚合物。这类化合物不仅具有迷人的拓扑结构，而且在荧光、催化、吸附、分离、磁性等领域展现出广阔的应用前景。因此，该类化合物的设计与合成的研究成为近年来最为活跃的研究领域之一。系统地研究多孔配位聚合物的结构与性能对于开发新型功能材料具有重要的现实意义。近年来，利用规则的空间效应进行合适的化学反应引起了化学家们的强烈兴趣。在一个规则有序的受限空间里，空间位阻效应常常会导致专一反应的发生。因此，具有有序结构的配位聚合物可能是进行特殊专一反应的重要基质。例如，晶态配位聚合物中含烯键配体的特殊排列方式可能导致产生区位选择或立体选择的光催化[2+2]环加成碳碳偶联反应。本项目中，我们致力于研究基于配位聚合物的光催化碳碳偶联反应。另外，我们还设计和合成了一批结构新颖，荧光性能良好的配位聚合物。本项目的研究成果已发表13篇论文，其中影响因子大于3的论文共8篇。总的来说，本项目可以为具有未配位活性基团的配位聚合物的设计合成提供经验，为配位聚合物在催化化学领域的应用扩大范围，为化学、晶体工程学、材料科学的发展注入新的动力。