有机化学 ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (3): 949-960.DOI: 10.6023/cjoc202301009 上一篇 下一篇
所属专题: 中国女科学家专辑
综述与进展
收稿日期:
2023-01-09
修回日期:
2023-02-07
发布日期:
2023-02-14
通讯作者:
洪缪
基金资助:
Lijuan Xiaoa,b, Yanping Zhangb, Miao Hongb()
Received:
2023-01-09
Revised:
2023-02-07
Published:
2023-02-14
Contact:
Miao Hong
Supported by:
文章分享
由于路易斯酸碱对(Lewis Pairs, LPs)合成的多样性以及便于调整的空间位阻和电子效应, 它们在小分子活化(例如CO2, H2, CO, SO2, N2O)和不对称催化等领域得到了快速发展. 新型功能高分子材料的合成一直是材料化学的研究热点, 将路易斯酸(LAs)和路易斯碱(LBs)引入到聚合物骨架中, 能够赋予材料独特的性能, 极大地丰富了功能高分子材料的种类. 综述了近年来大分子LAs和LBs的合成及研究进展, 阐明了LPs和路易斯酸碱对聚合(LPP)在材料化学应用中的多样性和多功能性. 重点介绍了LPs在构筑超分子聚合物网络, CO2捕获和释放以及新型拓扑聚合物合成上的应用, 并提出该领域存在的挑战以及未来的发展方向.
肖丽娟, 张艳平, 洪缪. 路易斯酸碱对在材料化学应用中的研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(3): 949-960.
Lijuan Xiao, Yanping Zhang, Miao Hong. Research Progress of Lewis Acid and Base Pairs Applied in Materials Chemistry[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2023, 43(3): 949-960.
[1] |
Lewis, G. N. Valence and the Structure of Atoms and Molecules, Chemical Catalog Co., New York, 1923.
|
[2] |
Welch, G. C.; Juan, R. R. S.; Masuda, J. D.; Stephan, D. W. Science 2006, 314, 1124.
doi: 10.1126/science.1134230 |
[3] |
Stephan, D. W. Acc. Chem. Res. 2015, 48, 306.
doi: 10.1021/ar500375j |
[4] |
Stephan, D. W.; Erker, G. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 6400.
doi: 10.1002/anie.201409800 |
[5] |
Scott, D. J.; Fuchter, M. J.; Ashley, A. E. Chem. Soc. Rev. 2017, 46, 5689.
doi: 10.1039/C7CS00154A |
[6] |
Meng, W.; Feng, X.; Du, H. Acc. Chem. Res. 2018, 51, 191.
doi: 10.1021/acs.accounts.7b00530 |
[7] |
Hong, M.; Chen, J.; Chen, E. Y. X. Chem. Rev. 2018, 118, 10551.
doi: 10.1021/acs.chemrev.8b00352 |
[8] |
McGraw, M. L.; Chen, E. Y. X. Macromolecules 2020, 53, 6102.
doi: 10.1021/acs.macromol.0c01156 |
[9] |
Zhang, Y.; Miyake, G. M.; John, M. G.; Falivene, L.; Caporaso, L.; Cavallo, L.; Chen, E. Y. X. Dalton Trans. 2012, 41, 9119.
doi: 10.1039/c2dt30427a |
[10] |
Jia, Y.-B.; Wang, Y.-B.; Ren, W.-M.; Xu, T.; Wang, J.; Lu, X.-B. Macromolecules 2014, 47, 1966.
doi: 10.1021/ma500047d |
[11] |
McGraw, M. L.; Clarke, R. W.; Chen, E. Y. X. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 5969.
doi: 10.1021/jacs.0c01127 |
[12] |
Wang, H.; Wang, Q.; He, J.; Zhang, Y. Polym. Chem. 2019, 10, 3597.
doi: 10.1039/C9PY00427K |
[13] |
Zhang, Y.; Miyake, G. M.; Chen, E. Y. X. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 10158.
doi: 10.1002/anie.201005534 |
[14] |
Wang, X.-J.; Hong, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2020, 59, 2664.
doi: 10.1002/anie.v59.7 |
[15] |
Song, Y.; He, J.; Zhang, Y.; Gilsdorf, R. A.; Chen, E. Y. X. Nat. Chem. 2022, 15, 366.
doi: 10.1038/s41557-022-01097-7 |
[16] |
Zhao, W.; He, J.; Zhang, Y. Sci. Bull. 2019, 64, 1830.
doi: 10.1016/j.scib.2019.08.025 |
[17] |
Bai, Y.; Zhang, Y. Acta Polym. Sin. 2019, 50, 233. (in Chinese)
|
(白云, 张越涛, 高分子学报, 2019, 50, 233.)
|
|
[18] |
Xu, T.; Li, C. Prog. Chem. 2015, 27, 1087. (in Chinese)
|
(徐铁齐, 李长宏, 化学进展, 2015, 27, 1087.)
doi: 10.7536/PC150166 |
|
[19] |
Xu, T.; Chen, E. Y. X. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 1774.
doi: 10.1021/ja412445n |
[20] |
Guan, Y.; Chang, K.; Sun, Q.; Xu, X. Chin. J. Org. Chem. 2022, 42, 1326. (in Chinese)
doi: 10.6023/cjoc202112008 |
(管怡雯, 常克俭, 孙千林, 徐信, 有机化学, 2022, 42, 1326.)
doi: 10.6023/cjoc202112008 |
|
[21] |
Wang, B.; Ji, H.; Li, Y. Acta Polym. Sin. 2020, 51, 1104. (in Chinese)
|
(王彬, 季鹤源, 李悦生, 高分子学报, 2020, 51, 1104.)
|
|
[22] |
Jia, Y.-G.; Jin, J.; Liu, S.; Ren, L.; Luo, J.; Zhu, X. X. Biomacromolecules 2018, 19, 626.
doi: 10.1021/acs.biomac.7b01707 |
[23] |
Yang, Y.; Urban, M. W. Adv. Mater. Interfaces 2018, 5, 1800384.
doi: 10.1002/admi.v5.17 |
[24] |
Yan, X.; Wang, F.; Zheng, B.; Huang, F. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 6042.
doi: 10.1039/c2cs35091b |
[25] |
Cordier, P.; Tournilhac, F.; Soulié-Ziakovic, C.; Leibler, L. Nature 2008, 451, 977.
doi: 10.1038/nature06669 |
[26] |
Li, C.-H.; Zuo, J.-L. Adv. Mater. 2020, 32, 1903762.
|
[27] |
Burattini, S.; Greenland, B. W.; Merino, D. H.; Weng, W.; Seppala, J.; Colquhoun, H. M.; Hayes, W.; Mackay, M. E.; Hamley, I. W.; Rowan, S. J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 12051.
doi: 10.1021/ja104446r pmid: 20698543 |
[28] |
Nakahata, M.; Takashima, Y.; Yamaguchi, H.; Harada, A. Nat. Commun. 2011, 2, 511.
doi: 10.1038/ncomms1521 pmid: 22027591 |
[29] |
Urban, M. W.; Davydovich, D.; Yang, Y.; Demir, T.; Zhang, Y.; Casabianca, L. Science 2018, 362, 220.
doi: 10.1126/science.aat2975 |
[30] |
Yolsal, U.; Horton, T. A. R.; Wang, M.; Shaver, M. P. Prog. Polym. Sci. 2020, 111, 101313.
doi: 10.1016/j.progpolymsci.2020.101313 |
[31] |
Hou, Q.; Liu, L.; Mellerup, S. K.; Wang, N.; Peng, T.; Chen, P.; Wang, S. Org. Lett. 2018, 20, 6467.
doi: 10.1021/acs.orglett.8b02774 |
[32] |
Mellerup, S. K.; Wang, S. Chem. Soc. Rev. 2019, 48, 3537.
doi: 10.1039/c9cs00153k pmid: 31070642 |
[33] |
Kristensen, T. E.; Hansen, T. Eur. J. Org. Chem. 2010, 2010, 3179.
|
[34] |
Wang, M.; Nudelman, F.; Matthes, R. R.; Shaver, M. P. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 14232.
doi: 10.1021/jacs.7b07725 |
[35] |
Dodge, L.; Chen, Y.; Brook, M. A. Chemistry 2014, 20, 9349.
|
[36] |
Vidal, F.; Lin, H.; Morales, C.; Jäkle, F. Molecules 2018, 23, 405.
doi: 10.3390/molecules23020405 |
[37] |
Vidal, F.; Gomezcoello, J.; Lalancette, R. A.; Jäkle, F. J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 15963.
doi: 10.1021/jacs.9b07452 |
[38] |
Yolsal, U.; Horton, T. A. R.; Wang, M.; Shaver, M. P. J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 12980.
doi: 10.1021/jacs.1c06408 pmid: 34387464 |
[39] |
Birkmann, B.; Voss, T.; Geier, S. J.; Ullrich, M.; Kehr, G.; Erker, G.; Stephan, D. W. Organometallics 2010, 29, 5310.
doi: 10.1021/om1003896 |
[40] |
Chen, L.; Liu, R.; Yan, Q. Angew. Chem., Int. Ed. 2018, 57, 9336.
doi: 10.1002/anie.201804034 |
[41] |
Chen, L.; Liu, R.; Hao, X.; Yan, Q. Angew. Chem., Int. Ed. 2019, 58, 264.
doi: 10.1002/anie.201812365 |
[42] |
Stephan, D. W. Science 2016, 354, aaf7229.
|
[43] |
Smith, C. A.; Narouz, M. R.; Lummis, P. A.; Singh, I.; Nazemi, A.; Li, C.-H.; Crudden, C. M. Chem. Rev. 2019, 119, 4986.
doi: 10.1021/acs.chemrev.8b00514 |
[44] |
Van Ausdall, B. R.; Glass, J. L.; Wiggins, K. M.; Aarif, A. M.; Louie, J. J. Org. Chem. 2009, 74, 7935.
doi: 10.1021/jo901791k pmid: 19775141 |
[45] |
Grossmann, A.; Enders, D. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 314.
doi: 10.1002/anie.201105415 pmid: 22121084 |
[46] |
Holschumacher, D.; Bannenberg, T.; Hrib, C. G.; Jones, P. G.; Tamm, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 7428.
doi: 10.1002/anie.200802705 pmid: 18666192 |
[47] |
Huang, K.; Zhang, J.-Y.; Liu, F.; Dai, S. ACS Catal. 2018, 8, 9079.
doi: 10.1021/acscatal.8b02151 |
[48] |
Zhang, Y.; Zhao, L.; Patra, P. K.; Hu, D.; Ying, J. Y. Nano Today 2009, 4, 13.
doi: 10.1016/j.nantod.2008.10.015 |
[49] |
Tan, M.; Zhang, Y.; Ying, J. Y. Adv. Synth. Catal. 2009, 351, 1390.
doi: 10.1002/adsc.v351:9 |
[50] |
Riduan, S. N.; Ying, J. Y.; Zhang, Y. J. Catal. 2016, 343, 46.
doi: 10.1016/j.jcat.2015.09.009 |
[51] |
Zhou, H.; Zhang, W.-Z.; Wang, Y.-M.; Qu, J.-P.; Lu, X.-B. Macromolecules 2009, 42, 5419.
doi: 10.1021/ma901109j |
[52] |
Pinaud, J.; Vignolle, J.; Gnanou, Y.; Taton, D. Macromolecules 2011, 44, 1900.
doi: 10.1021/ma1024285 |
[53] |
Coupillaud, P.; Pinaud, J.; Guidolin, N.; Vignolle, J.; Fèvre, M.; Veaudecrenne, E.; Mecerreyes, D.; Taton, D. J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2013, 51, 4530.
doi: 10.1002/pola.26869 |
[54] |
Coupillaud, P.; Vignolle, J.; Mecerreyes, D.; Taton, D. Polymer 2014, 55, 3404.
doi: 10.1016/j.polymer.2014.02.043 |
[55] |
Hong, M.; Chen, E. Y.-X. Polym. Chem. 2015, 6, 1741.
doi: 10.1039/C4PY01488J |
[56] |
Wang, Y.; Hong, M.; Bailey, T. S.; Chen, E. Y.-X. Molecules 2017, 22, 1564.
doi: 10.3390/molecules22091564 |
[57] |
Li, Z.; Tang, M.; Liang, S.; Zhang, M.; Biesold, G. M.; He, Y.; Hao, S.-M.; Choi, W.; Liu, Y.; Peng, J.; Lin, Z. Prog. Polym. Sci. 2021, 116, 101387.
doi: 10.1016/j.progpolymsci.2021.101387 |
[58] |
Verduzco, R.; Li, X.; Pesek, S. L.; Stein, G. E. Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 2405.
doi: 10.1039/c4cs00329b pmid: 25688538 |
[59] |
Feng, C.; Li, Y.; Yang, D.; Hu, J.; Zhang, X.; Huang, X. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 1282.
doi: 10.1039/B921358A |
[60] |
Pelras, T.; Mahon, C. S.; Müllner, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2018, 57, 6982.
doi: 10.1002/anie.v57.24 |
[61] |
Xie, G.; Martinez, M. R.; Olszewski, M.; Sheiko, S. S.; Matyjaszewski, K. Biomacromolecules 2019, 20, 27.
doi: 10.1021/acs.biomac.8b01171 |
[62] |
Wang, Y.; Hong, M.; Bailey, T. S.; Chen, E. Y. X. Molecules 2017, 22, 1564.
doi: 10.3390/molecules22091564 |
[63] |
Wang, Q.; Zhao, W.; Zhang, S.; He, J.; Zhang, Y.; Chen, E. Y. X. ACS Catal. 2018, 8, 3571.
doi: 10.1021/acscatal.8b00333 |
[64] |
Bai, Y.; He, J.; Zhang, Y. Angew. Chem., Int. Ed. 2018, 57, 17230.
doi: 10.1002/anie.v57.52 |
[65] |
Wang, Q.; Zhao, W.; He, J.; Zhang, Y.; Chen, E. Y.-X. Macromolecules 2017, 50, 123.
doi: 10.1021/acs.macromol.6b02398 |
[66] |
Hou, L.; Liang, Y.; Wang, Q.; Zhang, Y.; Dong, D.; Zhang, N. ACS Macro Lett. 2018, 7, 65.
doi: 10.1021/acsmacrolett.7b00903 |
[67] |
Chen, S.; Hou, L.; Wang, Q.; Dong, D.; Zhang, N. Polym. Chem. 2018, 9, 5470.
doi: 10.1039/C8PY01257A |
[68] |
Li, C.; Zhao, W.; He, J.; Zhang, Y.; Zhang, W. Angew. Chem., Int. Ed. 2022, 61, e202202448.
|
[1] | 管怡雯, 常克俭, 孙千林, 徐信. 基于稀土金属路易斯酸碱对化学的研究进展[J]. 有机化学, 2022, 42(5): 1326-1335. |
[2] | 王桥天, 韩彩芳, 冯向青, 杜海峰. 手性螺环骨架硼烷催化酮的不对称硅氢化反应[J]. 有机化学, 2019, 39(8): 2257-2263. |
[3] | 张震北, 孙伟, 曹治珊. “受阻路易斯酸碱对”活化小分子反应研究进展[J]. 有机化学, 2018, 38(6): 1292-1318. |
[4] | 王辉, 郑亿, 潘振涛, 傅鸿樑, 凌飞, 钟为慧. “受阻”路易斯酸碱对催化氢化反应的研究进展[J]. 有机化学, 2017, 37(2): 301-313. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||