基於多酸的手性分子複合材料構建及催化性能研究

《基於多酸的手性分子複合材料構建及催化性能研究》是依託東北師範大學，由李陽光擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於多酸的手性分子複合材料構建及催化性能研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李陽光
• 依託單位：東北師範大學

項目摘要

以特定功能為設計導向的新型手性分子材料構建與性能開發正成為21世紀的研究熱點。多金屬氧酸鹽(簡稱多酸)作為一類具有優異催化活性，且在分子水平上可進行結構、組成和尺寸靈活調整的多功能型無機金屬氧簇，若能再將手性引入其中，則可望進一步將多酸催化研究帶入到不對稱催化研究領域。但是，一直以來由於多酸自身高對稱性、手性結構不穩定、易發生外消旋等原因，手性多酸合成進展緩慢，相應的催化研究也未深入開展。我們在大量前期工作中認識到利用具有穩定手性源的有機分子同多酸共價連線是獲得結構穩定的旋光純多酸手性分子複合材料的優選途徑，也是開展催化研究的重要基礎。基於此，本課題擬深入開展新型的基於共價鍵連的多酸-有機手性分子複合材料構建及其在不對稱催化（烯胺催化）中的廣泛套用。

結題摘要

多酸作為催化領域的重要催化劑，極少在手性催化領域發揮優勢。解決手性多酸催化劑的穩定性、高活性和高手性選擇性是發揮其優勢的核心和關鍵問題。將具有手性催化活性的有機小分子與無機多酸分子兩種建築基元通過共價鍵連，構築成手性的複合分子催化劑，是解決上述核心問題的一條重要和可行的研究策略。我們採用手性環己二胺分子與缺位多酸通過有機矽共價鍵連，獲得一系列新型的手性多酸複合分子。這類分子在催化體系中不僅保持了手性結構的穩定性，更重要的是在兩類不對稱催化模型反應-即Aldol反應和矽氰化反應中均顯示出高產率和高的手性選擇性。其中環己二胺- SiW11複合分子催化劑催化Aldol反應可達到產率98%和ee值96%；環己二胺- P2W17複合分子催化劑催化矽氰化反應可達到產率96%和ee值95%。通過量化計算並結合圓二色譜、固體紫外等光譜表征，推測該系列手性多酸在溶液體系中存在的優勢結構類型能夠很好的穩定手性微環境並提供足夠的反應場促進手性催化反應進行。這一研究工作為實現高效的手性Aldol和矽氰化反應提供了一類全新的手性催化劑種類及設計研究思路。我們同時拓展該結構體系，將脯氨酸和手性半希夫鹼分子也成功嫁接到缺位多酸化合物中，合成得到兩類新型手性多酸複合分子催化劑體系。手性Aldol和矽氰化反應研究發現手性半希夫鹼-多酸催化劑系列同樣展現出高的催化活性和手性選擇性。這為手性-多酸複合分子催化劑的設計拓展打開了廣闊的空間。受該項目資助共發表SCI論文19篇；參加國內外學術會議、交流並做邀請報告11次；2013年-2015年獲得教育部新世紀優秀人才計畫項目資助，2014年參與獲得國家自然科學二等獎（第四完成人）；培養博士生4名，碩士生6名，並有1名博士後出站。