Page 66 - 《精细化工》2022年第7期

第 39 卷第 7 期 精 细 化 工 Vol.39, No.7
2022 年 7 月 FINE CHEMICALS July 2022

综论
金属-有机笼状化合物在限域催化领域的研究进展

2*
1
2
于立冬 1,2 ，程喜全 ，杨 璐 ，周 振
〔1. 哈尔滨工业大学（威海） 海洋科学与技术学院，山东 威海 264209；2. 山东理工大学 化学化工学
院，山东 淄博 255000〕

摘要：金属-有机笼状化合物（MOCs）是一种由金属离子与有机配体通过配位自组装而成的具有特定空腔的化
合物。MOCs 的可变价金属离子、功能性配体和形状各异的空腔结构为催化不同反应提供了条件，MOCs 的限
域催化作用实现了对不同类型反应效率的提升。从金属离子、功能性配体以及其限域空腔三方面来详细阐述金
属-有机笼状化合物在催化领域的研究进展，其中，金属-有机笼状化合物的金属离子催化性能主要表现在光致产
H 2 、光致产 O 2 和 CO 2 还原，其功能性配体能够调节不对称催化反应的对映选择能力，其限域空腔对光二聚体的
形成起到了很好的催化效果，也能够对一般的有机反应起到明显的促进效果。最后提出了 MOCs 存在的问题并
对其未来发展方向进行了展望。
关键词：金属-有机笼状化合物；催化；功能化；限域空腔；超分子化学
中图分类号：O641.4；O643.36 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2022) 07-1352-09

Research progress of metal-organic cages in confined catalysis

2*
2
1
1,2
YU Lidong , CHENG Xiquan , YANG Lu , ZHOU Zhen
[1. School of Marine Science and Technology, Harbin Institute of Technology (Weihai), Weihai 264209, Shandong, China;
2. School of Chemistry and Chemical Engineering, Shandong University of Technology, Zibo 255000, Shandong, China]
Abstract: Metal-organic cages (MOCs) are self-assembled compounds with specific cavities by coordination
between metal ions and organic ligands. Variable-valence metal ions, functional ligands and different structures
cavities of MOCs provide a variety of possibilities for the catalytic active sites. This catalytic confinement
effect of MOCs improves the efficiency of reactions of different types. Herein, The research progress of
metal-organic cages in the field of catalysis was described in detail from three aspects: metal ions, functional
ligands and confined cavities. Specifically, metal ions mainly exhibited their catalytic performances in
photoinduced hydrogen/oxygen production and carbon dioxide reduction with functional ligands for
regulating the enantioselective ability of asymmetric catalytic reactions and the confined cavities for the
formation of photodimers as well as general organic reaction promotion. Meanwhile, the existing problems
and future directions of MOCs were considered and discusses.
Key words: metal-organic cages; catalysis; functionalization; confined cavity; supramolecular chemistry

超分子就是两种或者两种以上的分子通过分 是一类通过金属离子与配体的 N、S、O、P 等原子
子间的相互作用力组装成复杂、有序的聚集超大分 的配位作用结合起来形成的形状各异、具有一定大
[2]
[1]
子 。1988 年,诺贝尔化学奖得主 LEHN 将超分子 小空腔结构的不连续的笼状化合物。MOCs 具有金
定义为“研究化合物自组装和分子之间的相互作用 属离子和功能性基团，功能性基团中的杂原子可以
的化学”。超分子具有识别、运输和催化作用。其中， 与客体小分子通过弱相互作用结合，如 π-π 堆积、
[9]
典型的几种超分子包括冠醚及其衍生物 [3-4] 、环糊精 氢键和范德华力等 。MOCs 在小分子识别 [10-11] 、
[5-6] 、葫芦脲 [7-8] 。金属-有机笼状化合物（MOCs） 催化 [12-13] 、药物运输 [14] 等领域存在着巨大应用潜力。

收稿日期：2021-12-11; 定用日期：2022-03-20; DOI: 10.13550/j.jxhg.20211269
基金项目：国家自然科学基金（21901147，21801156）
作者简介：于立冬（1996—），男，硕士生。联系人：杨 璐（1987—），女，讲师，硕士生导师，E-mail：yanglu@sdut.edu.cn。