共軛多孔有機聚合物(CPOPs),也稱為共軛微孔聚合物(CMP),共軛結構賦予CPOP半導體行為,能夠有效地傳輸電子和空穴等電荷載流子,而且化學結構的理性設計可以調控其電子、光學和多孔等性質。因此,此類具有可設計結構的聚合物材料為推動電子學、光子學、能源轉換及綠色合成等領域的基礎研究和應用探索提供了新的思路。迄今為止,CPOPs在光催化領域的應用主要集中在模型光催化反應以及小分子活化,在催化交叉偶聯型有機轉化還少有報道。
在本研究中,作者探討了基于并噻唑的CPOPs作為光敏劑催化光驅動C-N交叉偶聯和胺化反應的能力。研究結果表明,CPOP的結構在催化性能中起著至關重要的作用。只有以芘為剛性核心的聚合物表現出優異的催化能力,能夠實現芳基溴和二級胺的交叉偶聯,以及以芳基溴與疊氮化鈉的胺化反應,并且這兩類反應均具有良好的底物適用范圍。值得注意的是,在相同條件下,CPOP光催化劑的活性比小分子對照化合物高出約6倍。此外,CPOP催化劑的非均相特性使其能夠在反應結束后可以通過簡單的離心和洗滌實現回收并循環使用。理論計算表明,剛性核心結構對HOMO-LUMO能隙的調控是決定CPOPs光催化活性的關鍵因素。本研究證實了CPOPs作為光敏劑在交叉偶聯型有機轉化中的有效性,并揭示了共軛結構和光催化性能之間的關系,為CPOPs在光驅動有機轉化中的設計與應用提供了新的思路。

Yuan-Yuan He,?Zhang-Peng Ma,?Chun-Hua Liu,
文章的第一作者和第二作者分別是合肥工業大學大學化學與化工學院的碩士生何媛媛和本科生馬張鵬(目前在上海有機化學研究所攻讀碩博連讀),劉春華副教授和朱元元教授為共同通訊作者。
ChemCatChem
DOI:?10.1002/cctc.202401327