共軛多孔有機(jī)聚合物(CPOPs),也稱為共軛微孔聚合物(CMP),共軛結(jié)構(gòu)賦予CPOP半導(dǎo)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(xué)結(jié)構(gòu)的理性設(shè)計(jì)可以調(diào)控其電子、光學(xué)和多孔等性質(zhì)。因此,此類具有可設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的聚合物材料為推動(dòng)電子學(xué)、光子學(xué)、能源轉(zhuǎn)換及綠色合成等領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用探索提供了新的思路。迄今為止,CPOPs在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在模型光催化反應(yīng)以及小分子活化,在催化交叉偶聯(lián)型有機(jī)轉(zhuǎn)化還少有報(bào)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(qū)動(dòng)C-N交叉偶聯(lián)和胺化反應(yīng)的能力。研究結(jié)果表明,CPOP的結(jié)構(gòu)在催化性能中起著至關(guān)重要的作用。只有以芘為剛性核心的聚合物表現(xiàn)出優(yōu)異的催化能力,能夠?qū)崿F(xiàn)芳基溴和二級(jí)胺的交叉偶聯(lián),以及以芳基溴與疊氮化鈉的胺化反應(yīng),并且這兩類反應(yīng)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(yīng)結(jié)束后可以通過簡單的離心和洗滌實(shí)現(xiàn)回收并循環(huán)使用。理論計(jì)算表明,剛性核心結(jié)構(gòu)對HOMO-LUMO能隙的調(diào)控是決定CPOPs光催化活性的關(guān)鍵因素。本研究證實(shí)了CPOPs作為光敏劑在交叉偶聯(lián)型有機(jī)轉(zhuǎn)化中的有效性,并揭示了共軛結(jié)構(gòu)和光催化性能之間的關(guān)系,為CPOPs在光驅(qū)動(dòng)有機(jī)轉(zhuǎn)化中的設(shè)計(jì)與應(yīng)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(yè)大學(xué)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院的碩士生何媛媛和本科生馬張鵬(目前在上海有機(jī)化學(xué)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