综述：手性共价有机框架的不对称催化研究进展

《Microporous and Mesoporous Materials》：Research Progress on Asymmetric Catalysis Using Chiral Covalent Organic Frameworks

本综述系统梳理了手性共价有机框架（COFs）这一新兴多孔晶体材料在不对称催化领域的研究进展。文章重点阐述了手性COFs的三种合成策略（后合成修饰、自下而上合成及模板诱导合成），深入分析了其有序孔道结构、高比表面积及可调控手性微环境如何通过限域效应和主客体相互作用实现高效、可回收的多相不对称催化。通过对迈克尔加成、羟醛反应、醛的α-官能化及光催化转化等代表性应用案例的评述，揭示了孔道几何、功能位点分布与立体选择性之间的构效关系。尽管在手性构建、结晶度控制及规模化制备方面仍面临挑战，手性COFs凭借其共价框架的优异稳定性、模块化设计灵活性以及可整合金属与有机催化双功能等优势，为发展新一代绿色不对称催化体系提供了广阔前景。

　　

手性共价有机框架：不对称催化新平台

手性化合物在现代化学研究中占据核心地位，其重要性在药物发现、材料性能调控及功能材料设计等领域尤为突出。由于天然手性化合物的稀缺，开发高效合成策略获得手性纯分子成为当代化学的核心目标。手性共价有机框架（Chiral COFs）作为一类新兴的结晶性多孔材料，通过整合有序孔道结构、高比表面积和可调控的手性环境，为实现高效、可回收的多相不对称催化提供了独特平台。

手性COFs的构建策略

手性COFs的合成主要有三种策略：后合成修饰、自下而上（直接）合成和模板诱导合成。后合成修饰是在预先合成的非手性COF骨架上引入手性基团，这种方法条件温和且官能团兼容性广，但可能导致手性位点分布不均或孔道堵塞。自下而上合成直接使用手性构建单元进行框架组装，能够实现手性位点的均匀分布和精确的空间排列，是构建高结晶性手性COFs的理想途径，但对构建单元的结构对称性要求较高。模板诱导合成则利用手性模板剂引导非手性前体定向聚合形成手性结构，随后移除模板即可得到具有固有手性孔道的手性COFs，该方法能有效解决手性构建单元对称性低导致的结晶难题。

催化应用与性能

手性COFs已在多种不对称催化反应中展现出优异性能。在迈克尔加成反应中，COFs孔道的限域效应为反应物提供了预组织空间，增强了手性诱导效率；在羟醛反应中，框架内均匀分布的有机催化位点（如脯氨酸衍生物）实现了高对映选择性；在醛的α-官能化反应中，COFs骨架的刚性结构稳定了烯胺中间体，提高了反应立体控制精度。此外，将光敏单元（如卟啉、三嗪）整合入手性COF骨架，还成功实现了不对称光催化转化，拓展了其应用范围。与均相催化剂相比，手性COFs催化剂易于通过简单过滤回收，且多次循环使用后仍能保持较高的催化活性和对映选择性，避免了均相催化中昂贵的分离纯化和金属残留问题。

活性位点与手性微环境

手性COFs的独特优势在于其能够通过共价键在周期性框架内实现手性位点的精确空间组织，形成均匀、可及且构象固定的活性中心。直接合成策略使用手性构建单元，可确保催化位点的均匀分布和手性微环境的形成；而后合成修饰则可在预先形成的骨架上精准引入复杂手性官能团。框架的孔道结构不仅通过空间限制效应影响底物的接近方式和过渡态稳定性，其本身也可通过主客体相互作用（如氢键、π-π堆积、静电作用）参与手性识别与催化过程，共同决定了催化反应的立体化学 outcome。

当前挑战与未来展望

尽管手性COFs发展迅速，但仍面临诸多挑战。合成方面，手性构建单元的低对称性与形成高结晶性COF所需的高对称性拓扑之间存在矛盾，制约了长程有序结构的构建。催化性能方面，如何实现手性位点的完全可及性、避免传质限制，以及深入理解孔道局部手性环境与对映选择性的定量关系，仍是需要解决的关键科学问题。未来研究将集中于开发更高效的合成方法（如绿色溶剂合成、机械化学合成），结合先进表征技术和理论计算，精准调控孔道结构与手性微环境，并探索其在连续流动反应器中的应用潜力，推动其向实际工业应用迈进。

手性COFs凭借其共价框架的结构稳定性、模块化设计的灵活性以及可整合多种催化功能的兼容性，已成为连接均相催化与多相催化的桥梁，为发展绿色、经济、高效的不对称合成技术提供了新的解决方案。