$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
MOF-y są uważane za użyteczne heterogeniczne katalizatory dla reakcji chemicznych. Istnieje wiele różnych doniesień o zastosowaniach MOF do katalizy enancjoselektywnej1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19. Nie ustalono jeszcze, czy reakcje zachodzą na wewnętrznej, czy zewnętrznej powierzchni MOF-ów. Ostatnie badania wzbudziły wątpliwości dotyczące wykorzystania dostępnej powierzchni i zmniejszenia dyfuzji20,21,22,23. Bardziej uderzającą kwestią jest to, że środowisko chiralne zmienia się w zależności od lokalizacji każdej wnęki w krysztale MOF. Ta niejednorodność środowiska chiralnego oznacza, że stereoselektywność produktu reakcji zależy od miejsca reakcji24. W związku z tym zaprojektowanie wydajnego katalizatora enancjoselektywnego wymaga identyfikacji miejsca, w którym zachodziłaby reakcja. W tym celu należy upewnić się, że reakcja zachodzi albo tylko na powierzchni wewnętrznej, albo tylko na zewnętrznej powierzchni MOF, pozostawiając wnętrze nienaruszone. Porowata struktura MOF i ich duża powierzchnia zawierająca miejsca aktywne środowiska chiralnego mogą być wykorzystane do katalizy enancjoselektywnej. Z tego powodu MOF są doskonałymi zamiennikami katalizatorów heterogenicznych na podłożu stałym25. Zastosowanie MOF jako katalizatorów heterogenicznych musi zostać ponownie rozważone, jeśli reakcja nie zachodzi w ich wnętrzu. Ważna jest lokalizacja miejsca reakcji, a także wielkość ubytku. W materiałach porowatych wielkość wnęki określa podłoże na podstawie jego wielkości. Istnieją doniesienia o katalizatorach opartych na MOF, które pomijają problem z rozmiarem wnęki25. Wiele katalizatorów opartych na MOF wprowadza duże gatunki katalityczne (np. Ti(O-iPr)4) do oryginalnej struktury szkieletowej3,8,13. Następuje zmiana wielkości wnęki, gdy masywne gatunki katalityczne są przyjmowane w oryginalnej strukturze szkieletowej. Zmniejszona wielkość wnęki spowodowana przez duże ilości katalityczne uniemożliwia pełną dyfuzję substratu do MOF-ów. W związku z tym w tych przypadkach należy rozważyć rozróżnienie wielkości podłoża na podstawie wielkości wnęki MOF. Reakcje katalityczne zachodzące w MOF często utrudniają poparcie dowodów na reakcje zachodzące w jamie MOF. Niektóre badania wykazały, że podłoża większe niż wnęki MOF są z łatwością przekształcane w oczekiwane produkty, co wydaje się sprzeczne8,13. Wyniki te można interpretować jako kontakt między grupą funkcyjną substratu a miejscem katalitycznym inicjującym reakcję katalityczną. W takim przypadku nie ma potrzeby, aby substrat dyfundował do MOF-ów; reakcja zachodzi na powierzchni kryształów MOF26, a wielkość wnęki nie jest bezpośrednio zaangażowana w dyskryminację podłoża na podstawie jego rozmiaru.
Aby zidentyfikować miejsca reakcji MOF-ów, wybrano znaną reakcję karbonylenu promowaną przez kwas Lewisa2. Używając 3-metylogeranalu i jego kongenerów jako substratów, badano cztery typy enancjoselektywnych reakcji karbonyloenu (ryc. 1) 27. Reakcje, które zostały wcześniej opisane, zostały sklasyfikowane w dwóch klasach: reakcja stechiometryczna z użyciem odczynnika Zn i reakcje katalityczne z użyciem odczynnika Ti27. Reakcja najmniejszego substratu wymaga stechiometrycznej ilości Zn/KUMOF-1 (KUMOF = Korea University Metal-Organic Framework); Doniesiono, że reakcja ta zachodzi wewnątrz klasy crystal27. W metodzie tej zastosowano dwa rodzaje MOD-ów: Zn/KUMOF-1 do reakcji stechiometrycznej i Ti/KUMOF-1 do reakcji katalitycznej. Ze względu na odmienne mechanizmy reakcji tych dwóch rodzajów MOF możliwe jest porównanie szybkości reakcji z rozmiarem substratu2,28,29. Wpływ wielkości cząstek na reakcję karbonyloenu z Zn/KUMOF-127 wykazał, że, jak widać w poprzednim raporcie, środowisko chiralne powierzchni zewnętrznej różniło się od wewnętrznej strony kryształu MOF24. W tym artykule przedstawiono metodę, która określa miejsca reakcji poprzez porównanie reakcji trzech rodzajów substratów z dwiema klasami katalizatorów oraz wpływu wielkości cząstek, jak opisano w poprzednim artykule27.