银簇基功能框架材料的设计组装及其催化转化二氧化碳性质研究

It is of great theoretical and practical significance to develop the efficient and environmental-friendly catalysts in new catalysis system for achieving the synthesis of oxazolidinone drug molecules using carbon dioxide as C1 source. Considering the atomic and step economy of the cyclizing synthesis of oxazolidinone, and the separation and residual of the homogeneous catalysts, in this project, a series of silver-based Metal-Organic Frameworks (MOFs) will be constructed by the combination of alkynophilic silver ions and the tetrakis(4-carboxyphenyl)ethylene moieties with diverse structure and chemical stability. The designed MOFs would be employed as heterogeneous catalysts to synthesize 5-alkylene oxazolidinone, achieving the efficient conversion of carbon dioxide. The relationship between the structure, property and catalytic mechanism will be established based on the impact of porous regulation, active sites arrangement, and well-defined cavities as well as the interactions between catalysts and substrates. Our research may provide important information for the design and synthesis of new porous MOFs catalysts with high efficiency and green conversion of carbon dioxide in potential application.

发展高效、环境友好的新型催化剂和催化体系，实现以二氧化碳为C1来源绿色制备噁唑啉酮类药物分子，具有重要的理论和现实意义。本项目针对噁唑啉酮制备相关的环化过程的原子经济性和步骤经济性，以及均相反应条件下催化剂的分离和残留等关键问题，将具有本征亲炔活化功能的银离子与具有结构多样性、化学稳定性的四苯乙烯基配体进行复合，定向制备系列孔道结构与活性中心协同的银簇基金属-有机框架催化材料；构建金属有机-框架多相串联催化合成5-亚甲基噁唑啉酮反应体系，实现对二氧化碳的高效催化转化；考察不同构型的框架材料的空间尺寸、催化活性位点布局、孔道限域作用、催化剂与底物分子的作用模式等因素对催化效果的影响，据此建立结构-性能-机理的关系模型，为新型、高效的多孔金属-有机框架催化材料的研制及二氧化碳绿色转化应用研究提供重要的基础信息。

基于多孔晶态材料的结构属性，实现专一性识别和高效可控的催化过程，具有重要的理论和现实意义。本项目针对环加成、光二聚等相关反应过程的原子经济性和步骤经济性，非均相反应条件下催化剂的分离和循环，以及生物分子和环境污染物的选择性识别响应等问题，将具有本征催化活性的金属离子与精心设计的具有结构多样性、化学稳定性的配位基元进行复合，定向制备了系列孔道结构与活性中心协同的金属-有机框架材料和笼状化合物。基于所制备化合物的结构中的空间立体限制和弱作用位点协同，探索了其对客体分子选择性吸附、识别以及非均相催化反应的研究，建立了限域空间主客体识别催化体系结构-性能-机理的关系模型，为催化反应中多重活性位点与客体之间的识别匹配、多组分催化反应的效率和产物选择性控制等问题的解决提供了基础科学信息。