$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Los MIF se consideran un catalizador heterogéneo útil para las reacciones químicas. Hay muchos usos diferentes reportados de MOF para la catálisis enantioselectiva1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17 ,18,19. Aún así, aún no se ha determinado si las reacciones tienen lugar en la superficie interior o exterior de los MOF. Estudios recientes han planteado preguntas sobre la utilización de la superficie disponible y la difusión reducida20,21,22,23. Un problema más llamativo es que el entorno quiral varía con la ubicación de cada cavidad en el cristal MOF. Esta heterogeneidad del entorno quiral implica que la estereoselectividad del producto de reacción depende del lugar de reacción24. Por lo tanto, el diseño de un catalizador enantioselectivo eficiente requiere la identificación del lugar donde se llevaría a cabo la reacción. Para ello, es necesario asegurarse de que la reacción se produce sólo en la superficie interior o sólo en la superficie exterior del MOF, dejando el interior intacto. La estructura porosa de los MOF y su gran superficie que contiene sitios activos de entorno quiral pueden ser explotados para catálisis enantioselectiva. Por esta razón, los MOF son excelentes reemplazos de catalizadores heterogéneos sólidos25. El uso de MOF como catalizadores heterogéneos debe reconsiderarse si la reacción no se produce dentro de ellos. La ubicación del sitio de reacción es importante, así como el tamaño de la cavidad. En materiales porosos, el tamaño de la cavidad determina el sustrato en función de su tamaño. Hay algunos informes de catalizadores basados en MOF que pasan por alto el problema del tamaño de la cavidad25. Muchos catalizadores basados en MOF introducen especies catalíticas voluminosas (por ejemplo, Ti(O-iPr)4) a la estructura marco original3,8,13. Hay un cambio en el tamaño de la cavidad cuando se adoptan especies catalíticas voluminosas en la estructura del marco original. El reducido tamaño de la cavidad causado por las especies catalíticas voluminosas hace imposible que el sustrato se difunda completamente en los MIF. Por lo tanto, la discriminación del tamaño del sustrato por el tamaño de la cavidad de los MOF debe tenerse en cuenta para estos casos. Las reacciones catalíticas de los MOF a menudo dificultan la evidencia de reacciones que tienen lugar dentro de la cavidad del MOF. Algunos estudios han demostrado que los sustratos más grandes que las cavidades MOF se convierten en los productos esperados con facilidad, lo que parece contradictorio8,13. Estos resultados pueden interpretarse como un contacto entre el grupo funcional del sustrato y el sitio catalítico que inicia la reacción catalítica. En este caso, no hay necesidad de que el sustrato se difunda en los MF; la reacción se produce en la superficie de los cristales MOF26 y el tamaño de la cavidad no está directamente involucrado en la discriminación del sustrato en función de su tamaño.
Para identificar los sitios de reacción de los MOF, se seleccionó una reacción conocida de carbonilo-ene promovida por el ácido Lewis2. Utilizando 3-metilgeranial y sus congéneres como sustratos, se estudiaron cuatro tipos de reacciones enantioselectivas carbonilo-ene(Figura 1)27. Las reacciones, que se han notificado previamente, se clasificaron en dos clases: una reacción estequiométrica utilizando un reactivo Zn y reacciones catalíticas utilizando un reactivo Ti27. La reacción del sustrato más pequeño requiere una cantidad estequiométrica de Zn/KUMOF-1 (KUMOF - Marco Metal-Orgánico de la Universidad de Corea); se ha informado que esta reacción tiene lugar dentro del cristal27. En este método se utilizaron dos tipos de MOF, Zn/KUMOF-1 para la reacción estequiométrica y Ti/KUMOF-1 para la reacción catalítica. Debido a los distintos mecanismos de reacción de estos dos tipos de MOF, es posible realizar una comparación entre la velocidad de reacción frente al tamaño del sustrato2,28,29. El efecto del tamaño de las partículas en la reacción carbonilo-ene con Zn/KUMOF-127 demostró que, como se ha visto en el informe anterior, el entorno quiral de la superficie exterior era diferente del lado interno del cristal24del MOF. Este artículo demuestra un método que determina los sitios de reacción comparando las reacciones de tres tipos de sustratos con dos clases de catalizadores y el efecto del tamaño de partícula como se informó en el documento anterior27.