自1979年Noyori首次报道将光学纯的1,1'-联萘酚（BINOL）用于不对称催化以来，BINOL以及其他轴向的手性联芳二醇已成为最广泛使用的配体/催化剂之一。在过去的几十年里，有多种基于BINOL骨架的高效催化剂被设计出来，并用于众多类型的不对称催化中。通常来说，不对称催化的对映选择性很大程度上取决于BINOL环上3,3'位取代基的空间位阻与电子效应，这对底物的活化以及过渡态和中间体的构型有着重要的影响。目前，由于未功能化的BINOL及其衍生物只能有效催化有限数量类型的不对称反应，因此，开发一种新的策略来设计合成增强型的BINOL及其衍生物在不对称催化领域具有重要意义。

共价有机框架（COFs）是一类由有机构筑单元通过共价键相互连接而成的晶态多孔材料，具有结构与组成丰富多样的特点。源于其丰富的主客体行为，此类材料已经被广泛地应用于非均相催化等领域。近日，上海交通大学的崔勇教授、刘燕教授和新加坡国立大学的姜建文教授合作，设计合成了基于BINOL骨架的三维手性COF材料，将原本具有低活性和低对映选择性的小分子催化剂固定在框架结构上，利用COF孔道内的限域效应作为驱动力，诱导手性催化剂分子从非对映选择性向高对映选择性转变，实现了具有重要药物活性的二氢喹唑啉酮化合物的高对映选择性催化。

作者利用具有四面体结构的四胺与具有直线型结构的手性BINOL二醛，通过胺醛缩合制备出了具有多重互穿以及开放型框架结构的三维手性COF材料。与游离的小分子催化剂相比，周期性排列在COF孔道内壁的BINOL由于电子结构的改变，其羟基的酸度得到了显著的增强。将该COF材料用作非均相布朗斯特酸催化剂，不对称催化邻氨基苯甲酰胺与芳香醛的缩合反应，得到了具有高对映选择性的二氢喹唑啉酮产物。而在相同条件下，作为对照的均相小分子催化剂却无法控制产物的对映选择性。

通过DFT计算表明，由于COF催化剂的空间位阻与孔道内的限域效应可在底物和骨架之间提供优先的次级相互作用，从而可以诱导产物产生高对映选择性，这在均相体系中是无法实现的。

所制备COF催化剂具有良好的稳定性，经多次循环使用后仍具有较高的活性和对映选择性。该工作利用限域效应作为驱动力，诱导催化剂分子从非对映选择性向高对映选择性进行转变，为设计构筑更多新型的非均相不对称催化剂提供了一种新的思路。

论文信息：

Confinement-Driven Enantioselectivity in 3D Porous Chiral Covalent Organic Frameworks

Bang Hou, Shi Yang, Kuiwei Yang, Xing Han, Xianhui Tang, Yan Liu, Jianwen Jiang, Yong Cui

文章的第一作者是上海交通大学的博士研究生侯棒和硕士研究生杨石。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202013926