[发明专利]一种提高有机物位点催化选择性的方法

说明书

本发明公开一种提高有机物位点催化选择性的方法，以纳米颗粒@金属有机骨架材料为催化剂，将该催化剂均匀分散于有机物催化反应体系中，进行有机物位点选择性催化反应。相比于传统的选择性催化剂，利用金属有机骨架材料的纳米受限结构能大幅提高位点选择性效率，突破传统的热力学反应平衡极限。

技术领域

本发明涉及选择性催化技术领域，具体涉及一种提高有机物位点催化选择性的方法。

背景技术

金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks，MOFs)是由金属离子中心与有机配体通过自组装形成的具有周期性网络结构的孔道材料。它融合了复合高分子和有机配位化合物两者的特点，具有结构尺寸可控，孔道尺寸可调，孔道结构明确，优秀的骨架刚性和热稳定性等诸多优点，在材料科学和能源科学领域具有广泛的应用。

有机物位点催化选择性一直以来都是科学和工程界研究的热点，由于多官能团同时存在于一个分子中，活性和空间位阻相似，很难实现定向选择性反应。最早，研究者利用酶高度的专一性，只对具有特定空间结构的某种或某类底物起作用，从而实现选择性催化。酶的生存环境苛刻，大规模使用受到限制。后来，研究者通过对生物大分子的修饰，使其只活化反应物中某一个特定的官能团或活性点，从而实现了多烯烃的选择性环氧化，此方法为有机合成领域做出了重大贡献。可是，由于复杂的修饰过和分离问题，这些技术很难进行工业放大。至今，屈指可数的几个非均相催化剂也被用于选择性催化，一方面，通过表面活性剂修饰金属离子提供空间位置实现选择性催化，但是表面活性剂也只限于油酸，油胺和硫醇并且需要很长的分子链。另一方面，借助分子筛封装金属纳米颗粒，由于分子筛合成条件复杂苛刻，很难在其合成过程中引入金属纳米颗粒，导致纳米颗粒的分散无序，展现低的选择性。现如今，以非均相催化剂实现有机物位点的催化选择性，存在选择性低、分离困难、过程复杂、成本高等问题。

本发明针对此现状，提供了一种提高有机物位点催化选择性的方法，利用金属有机骨架孔道限域效应和金属纳米颗粒的封装技术相结合，实现有机物位点的选择性催化。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高有机物位点催化选择性的方法。该方法利用新型纳米颗粒@金属有机骨架材料的特殊结构，通过金属有机骨架材料的纳米孔道结构限制有机物的扩散运动过程，使有机物只有部分官能团能接触到催化活性位，从而实现位点催化的选择性。

本发明的另一目的在于提供纳米颗粒@金属有机骨架材料在有机物位点选择性催化中的应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种提高有机物位点催化选择性的方法，以纳米颗粒@金属有机骨架材料为催化剂，将该催化剂均匀分散于有机物催化反应体系中，进行有机物位点选择性催化反应。

上述的方法，其所述的位点选择性催化是指有机物中不同位置的官能团选择性的发生催化反应；优选为二烯的选择性加氢、二醇的选择性氧化、碳碳双键或碳氧双键的选择性加氢。

上述的方法，其所述的纳米颗粒@金属有机骨架材料为采用原位生长法制备的纳米颗粒@金属有机骨架材料的复合材料；所述的原位生长法为将制备好的纳米粒子用PVP进行分散，然后一起加入金属有机骨架材料的合成母液中进行生长。

上述金属有机骨架材料是由金属离子或团簇与有机配体通过配位自组装所形成的具有周期性网状结构的多孔材料，其孔径应与反应物的尺寸相匹配，即孔径大小能保证反应物中被选择的位点官能团空间位阻更小，更容易进入，且由于孔道的限制，反应物分子不能发生折叠或旋转，使该位点官能团能进入孔内接触到催化活性组分，进而发生位点选择性催化。