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Angew. Chem. :内嵌氢原子转移活性位点的共价有机框架助力C-H键活化2024-01-04
共价有机框架(COFs)是一类新型的晶态多孔有机聚合物,具有高比表面积、规整孔结构、宽吸光范围、结构可预先设计等优点,作为非均相光催化剂在光催化有机合成领域受到越来越多科研工作者的关注。但目前COFs主要应用于各种相对简单的有机反应,如C-杂原子偶联反应、硫化物的氧化反应等,其在复杂有机转化中的应用报道较少(如C-H键选择性官能化),这主要是因为目前所设计的COFs缺乏高活性的反应中心。

近日,华中农业大学项勇刚教授团队在前期工作基础上,将氢原子转移催化剂(HAT)内嵌到共价有机框架中,成功构建了集活性位和光敏剂于一体的催化体系,并将其应用于惰性C-H键光催化转化反应中。

 

 

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本研究以一锅法策略合成的喹啉桥连接的NQ-COFE5为研究对象,采用后修饰策略成功在其喹啉N端锚定了氧原子以合成内嵌HAT的NQ-COFE5-O。结构表征证实,NQ-COFE5-O展现出良好的晶型、优异的可见光吸收能力以及电子传输效率。以异喹啉和甲苯为模型底物,首先评估了NQ-COFE5-O对该类型C-H活化反应的效率,发现其能实现1-苄基异喹啉的高效合成。受此鼓舞,研究团队还评估了NQ-COFE5-O对10种不同底物的光催化性能,包括喹啉、苯并噻唑和苯并恶唑等有机物,所有这些底物都能以中至高等的产率(高达93%)转化为所需的产物,证实了反应的普适性。此外,循环试验表明NQ-COFE5-O具有良好的光稳定性。

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该研究充分发挥了COFs面内高效电子传输的优势,首次实现了内嵌HAT的高效利用。该工作为推动COFs应用于更具挑战性的光催化有机转化提供了一种新思路。

文信息

Embedding Hydrogen Atom Transfer Moieties in Covalent Organic Frameworks for Efficient Photocatalytic C–H Functionalization

Huaji Pang, Gang Liu, Dekang Huang, Yanqiu Zhu, Xiaodong Zhao, Wanqin Wang, Yonggang Xiang

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202313520