可溶性固有多孔有机聚合物嵌合单分散Pincer仿生催化剂的设计与应用

Biomimetic catalysis, a field important industrially and scientifically, is increasingly seeking and refining strategies to render itself more predictable. Particularly, new porous materials incorporated single-site catalysis has been an emerging area. Here, the incorporation of a soluble organic polymer with intrinsic microporosity named DATPIM and a PN3 type of Pincer complex was proposed. The proposal is based on the partial key structure they shared and unique properties they have in the respect of solubility, porosity, stability and activity. Since the structure is desirable, tunable and characterizable, offering the possibility to study the structure-activity relationship in a reliable manner. Furthermore, the asymmetric reaction catalyzed by the chiral skeletal structure and the non-chiral catalytic center, the synergistic relationship between the carrier skeleton and the catalytic center could be examined, giving fundamental knowledge for the development of a new type of highly efficient chiral mimetic enzyme catalyst.

理性设计与合成新型多孔材料承载的高比表面，单位点分散的催化剂，弥补传统均相/异相反应的各自缺陷，对于开发仿生绿色催化体系具有重要意义。本项目旨在结合可溶性固有多孔有机聚合物DATPIM和PN3型Pincer催化剂在结构上的共享性和性能上的特异性，以DATPIM及其嵌段类似物为模板，合成系列单位点镶嵌的高比表面多孔PN3型Pincer催化剂，并用于各类催化反应，探讨有机多孔骨架对催化剂稳定性、活性、反应选择性等各方面的的影响，并阐明其调控机制。所设计的催化剂结构，兼有一维有机聚合物的可溶性和三维材料的多孔、高比表面特性，为研究仿生催化提供结构基础，而其结构的可预测和可表征性，则为进一步研究结构与性能之间的关系提供可能。更进一步的，通过手性骨架结构和非手性活性催化中心催化不对称反应，考察载体骨架和催化中心的协同作用关系，为新型高效手性仿酶催化剂的发展奠定基础。

理性设计与合成新型多孔材料承载的高比表面，单位点分散的催化剂，弥补传统均相/异相反应的各自缺陷，对于开发仿生绿色催化体系具有重要意义。本项目旨在结合可溶性固有多孔有机聚合物PIM和均相催化剂在结构上的共享性和性能上的特异性，以PIM及其嵌段类似物为模板，合成系列单位点镶嵌的高比表面多孔可溶性有机金属催化剂，并用于各类催化反应，探讨有机多孔骨架对催化剂稳定性、活性、反应选择性等各方面的的影响，阐明其调控机制。在该项目支持下，取得了如下重要结果：1，合成了系列nitrile, trazine, thioamide, amidoxime等官能团修饰的PIM新材料；2，开发系列PIMs高效吸附剂，并发展了溶解-分离-析出的吸附剂活化策略，解决吸附剂堵塞和孔隙塌陷后的再生问题；3，功能化PIMs从废液吸附金属离子制备成单位点分散的可溶性金属多孔聚合物，并用于高效仿生催化，探讨了不同取代基和金属的作用原理；4，发现氰基PIMs具有独特的荧光活性和电学特性，发展了高灵敏的污染物荧光检测传感器和电化学阻抗检测传感器。.通过本课题的开展，进一步证明了原项目申请中所预期的可溶性与多孔性相结合所带来的巨大优势。所设计的催化剂结构，兼有一维有机聚合物的可溶性和三维材料的多孔、高比表面特性，为研究仿生催化提供结构基础，而其结构的可预测和可表征性，则为进一步研究结构与性能之间的关系提供可能；更进一步的，通过考察载体骨架和催化中心的协同作用关系，为新型高效仿酶催化剂的发展奠定基础。