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Chem. Eur. J. :金屬鎳錨定的共價有機框架材料作為單分子金屬光催化劑促進C-P鍵的高效構筑2024-03-10
有機膦化合物在有機合成、配位化學、藥物化學以及光電材料等領域具有重要的應用。盡管在過去的幾十年里,關于其合成的研究報道已經很多,但是所報道的方法仍然存在一些不足之處,比如需要苛刻的反應條件、高催化劑負載量以及昂貴的催化劑,而且底物的適用范圍相對較窄。因此,發展更加高效、綠色且易于回收的催化劑用于構建有機膦化合物具有一定的研究意義。

近年來,金屬光協同催化作為一種新穎的、環境友好的高效催化體系得到了快速發展。共價有機框架材料(COFs)作為一類新型的晶態多孔材料,由于其規整的框架結構具有獨特的半導體性質,在光催化領域有著廣泛的應用。同時,由于其結構的易修飾性和可設計性,可以高效地引入可用于螯合金屬的配體,將框架材料與金屬催化劑有效結合,提供一種異相的金屬光催化平臺用于催化有機轉化。這種催化體系的高效催化性能和可循環回收性備受關注。

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基于上述思考,中國科學院福建物質結構研究所袁大強課題組選擇了具有高光響應的芘四胺和可用于負載金屬的聯吡啶二醛作為構筑單元,采用溶劑熱法制備了一種可用于螯合金屬的共價有機框架材料Bpy-COF。該材料與NiCl2?6H2O在甲醇溶液中通過簡單的攪拌即可得到Bpy-COF-NiCl2,并通過XPS、ICP、SEM和TEM等表征手段證實了金屬Ni的成功引入。隨后,該課題組利用所合成的單分子雙功能催化劑探索了其在可見光下鹵代芳烴與膦氧化合物的交叉偶聯反應。實驗結果表明,該催化體系不僅可以實現芳基碘化物與膦氧化合物的高效偶聯,產率高達73-96%;在循環穩定性測試中表現良好,可以實現至少5次的催化循環;在克級催化測試中也能以82%的收率得到目標產物,表現出良好的催化活性。值得一提的是,該催化劑對低活性的芳基溴化物也具有中等到良好的催化活性,產率為36-84%,這在以往的研究工作中未見報道。在這項工作中,作者通過將金屬Ni錨定到COFs材料上,有效結合了COFs材料的本征光學性質和金屬的催化性能,促進了電子流動速率,增強了其催化活性。這一策略為后續高效異相催化提供了新的研究思路。

文信息

A Nickel Anchored Covalent Organic Framework as Unimolecular Metallaphotocatalyst for Visible Light Driver C?P Bond Coupling Reaction

Manqiang Yang,?Huijie Li,?Dr. Rahul Anil Borse,?Prof. Shao-Xia Lin,?Prof. Daqiang Yuan

Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202303556

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