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Chem. Eur. J. :金属镍锚定的共价有机框架材料作为单分子金属光催化剂促进C-P键的高效构筑2024-03-10
有机膦化合物在有机合成、配位化学、药物化学以及光电材料等领域具有重要的应用。尽管在过去的几十年里,关于其合成的研究报道已经很多,但是所报道的方法仍然存在一些不足之处,比如需要苛刻的反应条件、高催化剂负载量以及昂贵的催化剂,而且底物的适用范围相对较窄。因此,发展更加高效、绿色且易于回收的催化剂用于构建有机膦化合物具有一定的研究意义。

近年来,金属光协同催化作为一种新颖的、环境友好的高效催化体系得到了快速发展。共价有机框架材料(COFs)作为一类新型的晶态多孔材料,由于其规整的框架结构具有独特的半导体性质,在光催化领域有着广泛的应用。同时,由于其结构的易修饰性和可设计性,可以高效地引入可用于螯合金属的配体,将框架材料与金属催化剂有效结合,提供一种异相的金属光催化平台用于催化有机转化。这种催化体系的高效催化性能和可循环回收性备受关注。

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基于上述思考,中国科学院福建物质结构研究所袁大强课题组选择了具有高光响应的芘四胺和可用于负载金属的联吡啶二醛作为构筑单元,采用溶剂热法制备了一种可用于螯合金属的共价有机框架材料Bpy-COF。该材料与NiCl2•6H2O在甲醇溶液中通过简单的搅拌即可得到Bpy-COF-NiCl2,并通过XPS、ICP、SEM和TEM等表征手段证实了金属Ni的成功引入。随后,该课题组利用所合成的单分子双功能催化剂探索了其在可见光下卤代芳烃与膦氧化合物的交叉偶联反应。实验结果表明,该催化体系不仅可以实现芳基碘化物与膦氧化合物的高效偶联,产率高达73-96%;在循环稳定性测试中表现良好,可以实现至少5次的催化循环;在克级催化测试中也能以82%的收率得到目标产物,表现出良好的催化活性。值得一提的是,该催化剂对低活性的芳基溴化物也具有中等到良好的催化活性,产率为36-84%,这在以往的研究工作中未见报道。在这项工作中,作者通过将金属Ni锚定到COFs材料上,有效结合了COFs材料的本征光学性质和金属的催化性能,促进了电子流动速率,增强了其催化活性。这一策略为后续高效异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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