有机化学 ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (1): 120-129.DOI: 10.6023/cjoc202207020 上一篇 下一篇
综述与进展
陈嘉麟a,b, 马郅蘅a,b, 李禹沣b, 曹思炜b, 庄强a,b,*()
收稿日期:
2022-07-09
修回日期:
2022-08-17
发布日期:
2022-09-01
通讯作者:
庄强
Jialin Chena,b, Zhiheng Maa,b, Yufeng Lib, Siwei Caob, Qiang Zhuanga,b()
Received:
2022-07-09
Revised:
2022-08-17
Published:
2022-09-01
Contact:
Qiang Zhuang
文章分享
多孔有机分子笼(POC)是一类具有固定腔隙的离散分子, 因其稳定的孔隙结构、较高的比表面积和良好的可溶性, 正成为一类可用于容纳特定大小的分子或离子的新兴功能性材料. 除此之外, 该类材料中稳定存在的开放孔隙结构, 使其在气体分离与储存、传感器件、药物运输等领域具有广泛的应用, 已逐渐成为国内外研究的热点. 目前, 多孔有机分子笼存在能与金属结合的位点, 并具有空间限域效应, 能有效防止金属纳米颗粒的团聚, 故常被用于特定尺寸金属纳米颗粒的制备, 从而形成金属-多孔有机分子笼纳米复合材料. 多孔有机分子笼不仅可调控金属纳米粒子的大小, 还可通过多孔笼体结构的保护, 在不影响其原子表面可及率的条件下, 稳定其微纳结构. 相比于传统金属纳米催化剂, 金属-多孔有机分子笼纳米复合物不仅具有更优越的稳定性, 还可提供更多的催化活性位点. 总结了近年来金属-多孔有机分子笼复合领域的研究成果, 以及其应用领域的重要进展, 为金属-多孔有机分子笼纳米复合物在催化、传感、医学等方面的后续研究提供启示.
陈嘉麟, 马郅蘅, 李禹沣, 曹思炜, 庄强. 金属-多孔有机分子笼纳米复合物的研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(1): 120-129.
Jialin Chen, Zhiheng Ma, Yufeng Li, Siwei Cao, Qiang Zhuang. Research Progress in Metal-Porous Organic Cage Nanocomposites[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2023, 43(1): 120-129.
[1] |
Moran, J. R.; Karbach, S.; Cram, D. J. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 5826.
doi: 10.1021/ja00385a064 |
[2] |
(a) Anderson, S.; Anderson, H. L.; Sanders, J. K. Acc. Chem. Res. 1993, 26, 469.
doi: 10.1021/ar00033a003 pmid: 18213980 |
(b) Diederich, F.; Stang, P. J. Templated Organic Synthesis, John Wiley & Sons, New Jersey, 2008, pp. 100-120.
pmid: 18213980 |
|
(c) Meyer, C. D.; Joiner, C. S.; Stoddart, J. F. Chem. Soc. Rev. 2007, 36, 1705.
pmid: 18213980 |
|
[3] |
(a) Hasell, T.; Miklitz, M.; Stephenson, A.; Little, M. A.; Chong, S. Y.; Clowes, R.; Chen, L.; Holden, D.; Tribello, G. A.; Jelfs, K. E. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 1653.
doi: 10.1021/jacs.5b11797 pmid: 26757885 |
(b) Wang, Z.; Sikdar, N.; Wang, S.Q.; Li, X.; Yu, M.; Bu, X. H.; Chang, Z.; Zou, X.; Chen, Y.; Cheng, P. J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 9408.
doi: 10.1021/jacs.9b04319 pmid: 26757885 |
|
(c) Chen, L.; Reiss, P. S.; Chong, S. Y.; Holden, D.; Jelfs, K. E.; Hasell, T.; Little, M. A.; Kewley, A.; Briggs, M. E.; Stephenson, A. Nat. Mater. 2014, 13, 954.
doi: 10.1038/nmat4035 pmid: 26757885 |
|
[4] |
(a) Leonhardt, V.; Fimmel, S.; Krause, A. M.; Beuerle, F. Chem. Sci. 2020, 11, 8409.
doi: 10.1039/d0sc03131c pmid: 34123100 |
(b) Duan, H.; Li, Y.; Li, Q.; Wang, P.; Liu, X.; Cheng, L.; Yu, Y.; Cao, L. Angew. Chem. 2020, 132, 10187.
doi: 10.1002/ange.201912730 pmid: 34123100 |
|
(c) Tamura, Y.; Takezawa, H.; Fujita, M. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 5504.
doi: 10.1021/jacs.0c00459 pmid: 34123100 |
|
[5] |
Wang, Y.; Yang, Y.; Zha, Z.; Wang, J.; Wang, Z.; Zhao, S. J. Membr. Sci. 2022, 120782.
|
[6] |
(a) Brammer, L. Chem. Soc. Rev. 2004, 33, 476.
pmid: 15480472 |
(b) Jones, N. Nature 2014, 505, 602.
doi: 10.1038/505602a pmid: 15480472 |
|
[7] |
(a) Song, L. N.; Zou, L. C.; Wang, X. X.; Luo, N.; Xu, J. J.; Yu, J. H. iScience 2019, 14, 36.
doi: 10.1016/j.isci.2019.03.013 |
(b) Kim, B. H.; Hackett, M. J.; Park, J.; Hyeon, T. Chem. Mater. 2014, 26, 59.
doi: 10.1021/cm402225z |
|
(c) Dong, C.; Li, Y.; Cheng, D.; Zhang, M.; Liu, J.; Wang, Y. G.; Xiao, D.; Ma, D. ACS Catal. 2020, 10, 11011.
doi: 10.1021/acscatal.0c02818 |
|
[8] |
(a) Pattadar, D. K.; Zamborini, F. P. Langmuir 2019, 35, 16416.
doi: 10.1021/acs.langmuir.9b02421 pmid: 31647240 |
(b) Jamkhande, P. G.; Ghule, N. W.; Bamer, A. H.; Kalaskar, M. G. J. Drug Delivery Sci. Technol. 2019, 53, 101174.
doi: 10.1016/j.jddst.2019.101174 pmid: 31647240 |
|
[9] |
Kang, H.; Joseph, T.B.; Rebeca, S. Chem. Rev. 2018, 119, 664,699.
doi: 10.1021/acs.chemrev.8b00341 |
[10] |
Wang, S.; Zhang, W.; Yang, Z.; Wei, H.; Yang, Y.; Wei, J. Catal. Lett. 2019, 149, 2492.
doi: 10.1007/s10562-019-02858-9 |
[11] |
Ashton, P. R.; Girreser, U.; Giuffrida, D.; Kohnke, F. H.; Mathias, J. P.; Raymo, F. M.; Slawin, A. M.; Stoddart, J. F.; Williams, D. J. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 5422.
doi: 10.1021/ja00066a010 |
[12] |
(a) Jin, Y.; Yu, C.; Denman, R. J.; Zhang, W. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 6634.
doi: 10.1039/c3cs60044k |
(b) Jin, Y.; Wang, Q.; Taynton, P.; Zhang, W. Acc. Chem. Res. 2014, 47, 1575.
doi: 10.1021/ar500037v |
|
[13] |
Hasell, T.; Cooper, A. I. Nat. Rev. Mater. 2016, 1, 1.
|
[14] |
Quan, M. L.; Cram, D. J. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 2754.
doi: 10.1021/ja00007a060 |
[15] |
Ro, S.; Rowan, S. J.; Pease, A. R.; Cram, D. J.; Stoddart, J. F. Org. Lett. 2000, 2, 2411.
pmid: 10956509 |
[16] |
Tozawa, T.; Jones, J. T.; Swamy, S. I.; Jiang, S.; Adams, D. J.; Shakespeare, S.; Clowes, R.; Bradshaw, D.; Hasell, T.; Chong, S. Y. Nat. Mater. 2009, 8, 973.
doi: 10.1038/nmat2545 |
[17] |
Qiu, L.; McCaffrey, R.; Jin, Y.; Gong, Y.; Hu, Y.; Sun, H.; Park, W.; Zhang, W. Chem. Sci. 2018, 9, 676.
doi: 10.1039/c7sc03148c pmid: 29629135 |
[18] |
Lei, Y.; Chen, Q.; Liu, P.; Wang, L.; Wang, H.; Li, B.; Lu, X.; Chen, Z.; Pan, Y.; Huang, F. Angew. Chem. 2021, 133, 4755.
doi: 10.1002/ange.202013045 |
[19] |
Liu, Q. Y.; Zhang, L.; Mo, F. Y. Acta Chim. Sin. 2020, 78, 1297. (in Chinese)
|
(刘谦益, 张雷, 莫凡洋, 化学学报, 2020, 78, 1297.)
doi: 10.6023/A20070294 |
|
[20] |
Iwasawa, N.; Takahagi, H. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 7754.
doi: 10.1021/ja072319q |
[21] |
Zhang, G.; Presly, O.; White, F.; Oppel, I. M.; Mastalerz, M. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 1516.
doi: 10.1002/anie.201308924 pmid: 24403008 |
[22] |
Ivanova, S.; Köster, E.; Holstein, J. J.; Keller, N.; Clever, G. H.; Bein, T.; Beuerle, F. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 17455.
doi: 10.1002/anie.202102982 |
[23] |
Zhang, C.; Wang, Q.; Long, H.; Zhang, W. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 20995.
doi: 10.1021/ja210418t |
[24] |
Wang, Q.; Zhang, C.; Noll, B. C.; Long, H.; Jin, Y.; Zhang, W. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 10663.
doi: 10.1002/anie.201404880 pmid: 25146457 |
[25] |
Hähsler, M.; Mastalerz, M. Chem.-Eur. J. 2021, 27, 233.
doi: 10.1002/chem.202003675 |
[26] |
(a) Stefankiewicz, A. R.; Sambrook, M. R.; Sanders, J. K. Chem. Sci. 2012, 3, 2326.
doi: 10.1039/c2sc20347b |
(b) Sun, W. D.; Ye, L.; Liu, J.; Zheng, L.; Guo, W. C.; Han, S. K.; Shao, C. K.; Jiang, H. Chin. J. Org. Chem. 2019, 39, 2867. (in Chinese)
doi: 10.6023/cjoc201904042 |
|
(孙卫东, 叶琳, 刘佳, 郑璐, 郭文彩, 韩森凯, 邵成园, 江华, 有机化学, 2019, 39, 2867.)
doi: 10.6023/cjoc201904042 |
|
[27] |
Schäfer, N.; Bühler, M.; Heyer, L.; Röhr, M. I.; Beuerle, F. Chem.-Eur. J. 2021, 27, 6077.
doi: 10.1002/chem.202005276 |
[28] |
Zhang, J.; Li, Y.; Yang, W.; Lai, S. W.; Zhou, C.; Liu, H.; Che, C. M.; Li, Y. Chem. Commun. 2012, 48, 3602.
doi: 10.1039/c2cc17270d |
[29] |
Ding, H.; Meng, X.; Cui, X.; Yang, Y.; Zhou, T.; Wang, C.; Zeller, M.; Wang, C. Chem. Commun. 2014, 50, 11162.
doi: 10.1039/C4CC05449K |
[30] |
Ding, H.; Wu, X.; Zeller, M.; Xie, Y.; Wang, C. J. Org. Chem. 2015, 80, 9360.
doi: 10.1021/acs.joc.5b01781 |
[31] |
Chen, M.; Feng, Y.; Wang, X.; Chen, T.; Zhang, J..; Qian, D. Langmuir 2007, 23,5296-5304.
doi: 10.1021/la700553d |
[32] |
McCaffrey, R.; Long, H.; Jin, Y.; Sanders, A.; Park, W.; Zhang, W. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 1782.
doi: 10.1021/ja412606t pmid: 24432779 |
[33] |
Nihei, M.; Ida, H.; Nibe, T.; Moeljadi, A. M. P.; Trinh, Q. T.; Hirao, H.; Ishizaki, M.; Kurihara, M.; Shiga, T.; Oshio, H. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 17753.
doi: 10.1021/jacs.8b10957 |
[34] |
Gálvez, N.; Fernández, B.; Sánchez, P.; Cuesta, R.; Ceolín, M.; Clemente León, M.; Trasobares, S.; López Haro, M.; Calvino, J. J.; Stéphan, O. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 8062.
doi: 10.1021/ja800492z |
[35] |
Skowronek, P.; Warżajtis, B.; Rychlewska, U.; Gawroński, J. Chem. Commun. 2013, 49, 2524.
doi: 10.1039/c3cc39098e |
[36] |
Hua, M.; Wang, S.; Gong, Y.; Wei, J.; Yang, Z.; Sun, J. K. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 12490.
doi: 10.1002/anie.202100849 |
[37] |
Hua, M.; Hao, J.; Gong, Y.; Zhang, F.; Wei, J.; Yang, Z.; Pileni, M. P. ACS Nano 2020, 14, 5517.
doi: 10.1021/acsnano.9b09686 |
[38] |
Ren, F.; Hua, M.; Yang, Z.; Wei, J. J. Colloid Interface Sci. 2022, 621, 331.
doi: 10.1016/j.jcis.2022.04.027 |
[39] |
Bai, S.; Wang, Y. Y.; Han, Y. F. Chin. J. Chem. 2019, 37, 1289.
doi: 10.1002/cjoc.201900366 |
[40] |
(a) Martin, R.; Buchwald, S. L. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1461.
doi: 10.1021/ar800036s |
(b) Fu, Y. F.; Zou, Z. J.; Tang, C.; Song, K. P. Chin. J. Org. Chem. 2018, 38, 3106. (in Chinese)
doi: 10.6023/cjoc201803027 |
|
(付玉芳, 邹志娟, 唐成, 宋昆鹏, 有机化学, 2018, 38, 3106.)
doi: 10.6023/cjoc201803027 |
|
[41] |
Zhou, Y.; Xiang, Z.; Cao, D.; Liu, C. J. Chem. Commun. 2013, 49, 5633.
doi: 10.1039/c3cc00287j |
[42] |
Jiang, S.; Cox, H. J.; Papaioannou, E. I.; Tang, C.; Liu, H.; Murdoch, B. J.; Gibson, E. K.; Metcalfe, I. S.; Evans, J. S.; Beaumont, S. K. Nanoscale 2019, 11, 14929.
doi: 10.1039/c9nr04553h pmid: 31361283 |
[43] |
Gao, S.; Liu, Y.; Wang, L.; Wang, Z.; Liu, P.; Gao, J.; Jiang, Y. ACS Catal. 2021, 11, 5544.
doi: 10.1021/acscatal.1c00587 |
[44] |
(a) Acharyya, K.; Mukherjee, P. S. Chem.-Eur. J. 2015, 21, 6823.
doi: 10.1002/chem.201406581 pmid: 25786976 |
(b) Brzechwa Chodzyńska, A.; Drożdż, W.; Harrowfield, J.; Stefankiewicz, A. R. Coord. Chem. Rev. 2021, 434, 213820.
doi: 10.1016/j.ccr.2021.213820 pmid: 25786976 |
|
[45] |
Ren, H.; Liu, C.; Ding, X.; Fu, X.; Wang, H.; Jiang, J. Chin. J. Chem. 2022, 40, 385.
doi: 10.1002/cjoc.202100612 |
[46] |
Guo, Z. B.; Zheng, X. Y.; Li, X. Y.; Jia, Q. F.; Zhang, P. Z.; Wei, C.; Li, X. L. Chin. J. Org. Chem. 2020, 40, 1239. (in Chinese)
doi: 10.6023/cjoc201911015 |
(郭振波, 郑雪阳, 李雪艳, 贾清菲, 张平竹, 魏超, 李小六, 有机化学, 2020, 40, 1239.)
doi: 10.6023/cjoc201911015 |
|
[47] |
(a) Zhang, X. D.; Wu, D.; Shen, X.; Chen, J.; Sun, Y. M.; Liu, P. X.; Liang, X. J. Biomaterials 2012, 33, 6408.
doi: 10.1016/j.biomaterials.2012.05.047 pmid: 20101074 |
(b) Rezaee, M.; Hunting, D. J.; Sanche, L. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2013, 87, 847.
doi: 10.1016/j.ijrobp.2013.06.2037 pmid: 20101074 |
|
(c) Porcel, E.; Liehn, S.; Remita, H.; Usami, N.; Kobayashi, K.; Furusawa, Y.; Le Sech, C.; Lacombe, S. Nanotechnology 2010, 21, 85103.
doi: 10.1088/0957-4484/21/8/085103 pmid: 20101074 |
|
[48] |
Liu, H.; Duan, X.; Lv, Y. K.; Zhu, L.; Zhang, Z.; Yu, B.; Jin, Y.; Si, Y.; Wang, Z.; Li, B. Chem. Eng. J. 2021, 426, 130872.
doi: 10.1016/j.cej.2021.130872 |
[1] | 王超, 邓楠, 王玲玲, 许定健, 姚小泉. 铜-银双金属纳米颗粒催化的醛-端炔加成反应研究[J]. 有机化学, 2016, 36(5): 1034-1043. |
[2] | 喻敏, 韩成燕, 王勇, 朱荔, 姚小泉. IB族金属纳米颗粒在有机合成反应中的应用[J]. 有机化学, 2013, 33(03): 492-503. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||