沈阳化工小大教战中国科教院青海盐湖钻研所Chem. Eng. J.∣磁性MOF孔径限域离子液体亚纳米挨算催化剂修筑及催化功能钻研 – 质料牛

 【钻研布景】

芳基恶唑烷酮是沈阳一类具备去世物活性的氮杂环化开物，正在医药、化工海盐湖钻农药战抗菌战除了草等规模皆具备颇为普遍的小大性M限域操做，分解具备芳基恶唑烷酮类药物战中间体，教战剂修一背是中国筑及钻研质料化教界战药物分解界钻研的热面。具备多活性位面均相离子液体催化剂提醉出卓越的科教孔径催化下场，但活性组分易流掉踪，院青研出法少效循环操做，∣磁催化催化且催化剂不随意分足。离液若何充真发挥均相离子液体催化剂多功能性战下活性，体亚同时真现下效分足战可循环操做是纳米牛催化剂财富化操做亟待处置的瓶颈问题下场。

【文章概述】

远日，挨算沈阳化工小大修养教工程教院绿色催化质料与历程足艺钻研团队散漫中国科教院青海盐湖钻研所钻研职员斥天了一种磁性MOF限域催化剂MAG-UiO-66-IL(OAc)亚纳米挨算催化剂，沈阳该催化剂正在芳胺战环状碳酸酯分解芳基恶唑烷酮的化工海盐湖钻反映反映中展现出劣越的催化活性，支率下达95%，小大性M限域且赫然提降了晃动性，一再操做10次，产率晃动正在90%以上。该项功能以题为“A magnetic pore-confined catalyst with ionic liquids supported on MOFs for the synthesis of aryl-oxazolidinones: design, performance, and recyclability”宣告正在化工规模驰誉期刊Chemical Engineering Journal (中科院一区，IF=15.1)。沈阳化工小大教种思颖、李佼妍为本钻研第一做者，王康军教授、张雅静教授战中国科教院青海盐湖钻研所柳瑞瑞为通讯做者，赵爽、黄刚伟减进钻研。

【图文导读】

(1) 磁性限域催化剂的设念

催化剂经由历程散苯乙烯磺酸钠 (PSS) 建饰具备SiO₂包覆层的Fe₃O₄，并正在中层本位构建可真现磁性分足的Fe₃O₄@MOF质料 (MAG-UiO-66)，后操做MOF亚纳米空间孔径限域自组拆离子液体活性组分 [C₄mim] [OAc]，构建一种磁性MOF限域催化剂MAG-UiO-66-IL(OAc)，催化剂的设念思绪如图1所示。

图1. 磁性MOF限域催化剂MAG-UiO-66-IL(OAc)设念图

(2) 磁性限域催化剂的挨算表征

魔难魔难数据批注，分解的磁性限域催化剂MAG-UiO-66-IL(OAc)依然贯勾通接UIO-66的晶体挨算，其活性组分[C₄mim] [OAc]被乐成限域自组拆至磁性载体MAG-UIO-66中并存正在于纳米笼内，催化剂的部份表征数据如图2所示。

图2. 磁性MOF限域催化剂部份表征数据示诡计

(3) 磁性限域催化剂催化环状碳酸酯战芳胺一锅法分解芳基恶唑烷酮功能测试

该催化剂操做于催化碳酸丙烯酯战苯胺分解芳基恶唑烷酮，以95%的下产率患上到芳基恶唑烷酮，且该催化剂具备颇为下的可一再操做性，用磁铁便可能随意支受收受，一再操做10次，产率依然可能约莫抵达90%以上，如图3所示。

图3. 磁性限域催化剂：催化活性及一再操做性测试

(4) 磁性限域催化剂的量子化教合计

本钻研中限域催化剂的构建是操做MOF外部空腔战窗心的尺寸好异，即MOF的孔隙短缺小大，以容纳活性成份，同时窗心短缺小，以限度战停止活性组分的劳出，从而依靠份子尺度妨碍细准限域。正在配体预分说历程中，小尺寸活性离子液体先驱体可能逍遥散漫至MOF空腔内，正在纳米孔讲中自组拆为离子液体活性组分，MOF空腔尺寸可能容纳离子液体活性组分。同时，操做MOF较小的窗心尺寸，实用停止活性组分溢出，怪异的将离子液体活性组分限域正在MOF纳米笼内。MOF外部空腔及其窗心的纳米尺寸经由历程实际合计患上到，详细合计下场如图4所示。

图 4.  磁性MOF载体窗心战孔径尺寸细准限域份子模拟

(5) 磁性限域催化剂催化环状碳酸酯战芳胺一锅法分解芳基恶唑烷酮机理钻研

本名目回支典型份子能源教 (CMD) 模拟格式患上到离子液体正在MOF孔讲中的群散形态战散漫历程，阐收离子液体与MOF间的尾要界里相互熏染激能源，并真现界里相互熏染感动的可视化；操做第一性道理份子能源教 (AIMD) 模拟的格式患上到离子液体正在MOF孔讲中的挨算细节、氢键汇散拓扑、散漫机理战催化剂与MOF的挨算单元之间的界里熏染激念头制；最后回支量子化教 (QM) 的格式商讨催化反映反映中每一步基元反映反映的反映反映蹊径，提出催化剂对于环状碳酸酯战芳胺一锅法分解芳基恶唑烷酮反映反映的催化机理，如图5所示。

图5. 磁性限域催化剂反映反映机理合计历程

【论断】

该钻研提出了一种亚纳米尺度MOF孔径限域离子液体催化剂的构建策略。该催化剂正在环状碳酸酯战芳胺分解芳基恶唑烷酮的反映反映中展现出劣秀的催化功能、普遍的底物开用性、磁性易支受收受战卓越的一再操做性。经由历程量子化教合计与尝真验证，商讨了MOFs限域孔讲内催化剂的挨算战传输机制，载体战离子液体协同催化反映反映纪律战底物与催化活性中间份子间熏染激念头制，为论讲限域型催化剂主客体交互熏染感动提供实际凭证，为磁性MOF限域空间内催化功能调控提供了新的思绪。

Chong S, Li J, Zhao S, et al. A magnetic pore-confined catalyst with ionic liquids supported on MOFs for the synthesis of aryl-oxazolidinones: design, performance, and recyclability[J]. Chemical Engineering Journal, 2024, 481, 148678.

DOI: 10.1016/j.cej.2024.148678

https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.148678

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(责任编辑：耳边风)