金属有机骨架基绿色催化剂在醇氧化反应中的研究应用

醇的选择性氧化是一类非常重要的有机合成反应,因其能够生产多种高值化学品和重要的化工原料,被广泛应用于全合成、精细化工与医药等领域.目前虽已开发出多种可将醇转化为醛、酮或酸等产物的催化体系,但仍普遍存在反应条件苛刻、转化率低和选择性差等问题,且大多数催化氧化体系还涉及使用危险性氧化剂、添加剂或有毒试剂,导致产生大量有害废弃物和造成环境污染,因此开发高效、安全且环境友好的用于醇氧化绿色催化剂具有重要意义.金属有机骨架(MOFs)是一类由有机配体和金属离子/团簇组装而成的具有重复网络结构的多孔晶体材料,具有比表面积大、孔结构可调、活性位点丰富以及易于回收再利用等优点,在醇类绿色催化氧化领域中表现出巨大潜力,受到了研究者的广泛关注.MOFs还可作为载体与其它催化活性组分进行复合构筑MOFs基复合材料,或作为前驱体通过热处理等手段获得多种MOFs衍生物材料,这两类MOFs基材料在保留MOFs材料高比表面积、大孔隙率等特征的基础上,进一步集成了多元活性位点和良好结构稳定性等优势.本综述总结和讨论了近年来MOFs基材料作为绿色催化剂在醇催化氧化领域的代表性研究进展.按照MOFs基材料种类(纯MOFs、MOFs复合材料和MOFs衍生物)和反应类型(热催化、光催化和电催化)进行系统分类,并依据MOFs基材料属性(MOFs金属节点种类、MOFs基复合材料负载活性组分种类、MOFs衍生物金属中心种类以及光催化改性策略种类)对各章节内容进行了分类介绍,同时围绕材料基本合成工艺、催化反应条件及催化性能、底物普适性、醇氧化机理和材料稳定性等方面对多种所涉及的MOFs基材料进行了详细介绍,并从计算角度出发介绍了密度泛函理论(DFT)在MOFs基材料催化醇类氧化方面的应用.此外,还充分讨论了MOFs基材料作为醇氧化用绿色催化剂的基本特征、设计原则、合成策略和催化机制,并针对潜在的科学挑战提出了相应的解决方案.本文旨在介绍当前醇类氧化用MOFs基绿色催化剂及催化体系的研究现状,为高效、绿色、安全、稳定的催化新体系开发提供设计思路和理论依据,进一步推动MOFs基催化剂在醇氧化领域的规模化推广与应用.总体而言,虽然目前MOFs基材料在稳定性、规模化生产等方面仍面临诸多挑战,但随着研究的进一步深入, MOFs基催化剂在醇类绿色催化氧化领域将展现出更广阔的应用前景.