将聚合物和大分子化学结合:单链纳米粒子作为纳米催化反应器

 化学催化体系是工业生产和实验室科学研究中的重要角色。催化剂不仅能激活惰性反应材料,还能降低反应条件,提高产物的选择性。然而,现代催化剂还存在着各用各样的缺点,因此对于进一步开发和改进催化体系还需加大力度。现实社会对高效、特制的催化剂的需求,激发了化学家们将天然酶的设计原理与合成大分子结构结合起来,制备出仿酶催化剂。

 
成果简介
 
近日,澳大利亚的昆士兰科技大学的Christopher Barner-Kowollik教授和卡尔斯鲁厄技术研究所的Peter W. Roesky教授(共同通讯作者)采用了高分子聚合物制备了单链纳米粒子(SCNPs),负载金属离子仿照生物体内的酶催化剂。将金属有机和大分子化学结合起来,在分子层面制备的各种各样的单体几乎是无限的,并使分子环境的多用途调整为特定的反应条件,且在分子层面研究宏观自然的复杂国产,同时将这些理解应用到新的催化发展中去。为进一步发展和推动催化化学,提供一种新的方法和思考模式。研究成果以题为“Single-Chain Nanoparticles as Catalytic Nanoreactors”发布在国际著名期刊JACS上。
 
图文导读
                                                                   图一、SCNPs配位金属离子过程
将聚合物和大分子化学结合:单链纳米粒子作为纳米催化反应器
                                                                                   
(a) 在聚合物链中引入优良的配体功能-金属络合-使单链折叠和催化功能化成为一个步骤;
 
(b) 通过一个外部触发器和随后的金属负载的一个预先折叠的支架形成纳米粒子。
 
                                                                   图二、分子催化剂与SCNPs催化活性之间的概念差异
将聚合物和大分子化学结合:单链纳米粒子作为纳米催化反应器
                                                                           
(a) 当分子催化剂[Rh(cod)Cl]2被Rh(I)-SCNPs取代时,在交叉耦合反应中对产物比的显著影响;(b) 当用Cu(II)-SCNPs而不是CuCl2作为催化剂时,在末端乙炔的氧化偶联中独特的底物特异性。
 
                                                                   图三、选择性反应条件下的SCNP特性的修饰
将聚合物和大分子化学结合:单链纳米粒子作为纳米催化反应器