一种锚定Ni单原子的共价有机骨架 | Science Bulletin

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速递

Engineering single–atom active sites anchored covalent organic frameworks for efficient metallaphotoredox C–N cross–coupling reactions

Zhuwei Li, Shi Qiu, Yurou Song, Shiyu Huang, Junfeng Gao, Licheng Sun, Jungang Hou

Science Bulletin, 2022, 67(19): 1971–1981

doi: 10.1016/j.scib.2022.09.010

简介

光氧化还原催化是一种在温和条件下实现可持续有机转化、建立绿色化学产业的有效方法. 光氧化还原/过渡金属双催化C-N能够获得大量有价值的材料、药物和多功能的精细化学品. 通过在共价有机骨架上(COF)精确构建单原子活性位点不仅能提高催化性能, 而且有助于对其构效关系的理解. 本文发展了一种锚定Ni单原子的COF(Ni SAS/TD-COF). 利用XANES和EXAFS研究了过渡金属镍的配位环境. Ni SAS/TD-COF催化剂在温和的条件下实现了芳基溴与胺的可见光催化C-N交叉偶联反应. 该异质催化体系对于缺电子、富电子和中性基团的33种底物均能得到良好的产率. 异质Ni SAS/TD-COF催化剂可以很容易地从反应混合物中回收. 这项工作对于合理设计COF基光催化剂用于有机物转化提供新思路.

图文导读

‍Scheme 1  Illustrations of TD-COF and Ni SAS/TD-COF photocatalysts for metallaphotoredox CAN cross–coupling reactions.

Figure 1  Structure analysis. 

Figure 2   Morphology and structure analysis.

Figure 3  Scope of the amination of aryl bromides and amines. Reaction conditions: aryl bromides (1.2 mmol, 1.0 equiv.), amines (2.4 mmol, 2.0 equiv.), photocatalyst (Ni SAS/TD-COF (12 mg, )), DABCO (1.68 mmol, 1.4 equiv.) in 12 mL DMAc under irradiation 450 nm LED under N2 atmosphere. ,  of isolated product, .  Figure 4   Cyclic stability, steady-state sluorescence and cyclic voltammetry analysis.

Figure 5  Kinetic analysis.

Figure 6 Mechanism analysis.

通讯作者

侯军刚教授， 大连理工大学精细化工国家重点实验室。从事太阳能转化研究，致力于发展能源催化材料的可控合成与集成组装方法，建立微纳米结构、能带结构、电荷传输与催化性能之间的构效关系，实施太阳能催化体系在光能、电能与化学能之间的高效转换。

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论文 Article

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