芝加哥大学林文斌教授Angew. Chem. ：三功能金属有机单层用于协同串联催化

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金属有机超薄层材料（MOL）作为三维金属有机框架材料（MOF）的二维类似物，近年来受到诸多关注。由于具有特殊的单层构型、良好的分散性及易修饰等特性，该类材料展现了多方面的应用价值，特别是癌症治疗和催化领域。芝加哥大学林文斌教授团队率先研究并发展了基于二维金属有机超薄层材料的单中心和双中心催化体系(Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 4962; Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 12102; J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 15767; J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 1746)。为进一步拓展金属有机单层材料的催化潜能，他们设计并合成了首例三催化中心的金属有机单层催化剂，并将其用于催化氮杂环的串联脱氢转化。

图一：三功能金属有机单层催化剂示意图

利用含有Ru光敏剂的连接配体和含有Co氢转移催化剂的Hf₁₂-次级构筑单元制备Hf₁₂-Ru-Co双功能MOL催化剂。Hf₁₂-Ru-Co能够高效催化含氮杂环的无受体脱氢反应。在此基础上，进一步设计并制备了Hf₁₂-Ru-Co-OTf三功能MOL催化剂，Ru光敏剂、Co氢转移催化剂及Hf-OTf Lewis酸催化中心成为该催化剂功能体系的核心组成。Hf₁₂-Ru-Co-OTf能够高效催化二氢吲哚的串联脱氢烷基化反应，用以合成3-烷基吲哚和双吲哚甲烷衍生物。其优异的协同催化性能得益于（1）各协同催化中心能够分离地、均匀地分布在MOL支撑材料上；（2）协同催化中心的分离能够抑制它们的相互淬灭；以及（3）协同催化中心之间较短的间距能够促进反应中间体的转移，从而提升协同催化的效率。

图二：Hf12-Ru-Co的合成、表征及催化

图三：Hf12-Ru-Co-OTf的合成、表征及催化

此研究不仅证明了金属有机超薄层材料（MOL）协同催化的优点，而且为设计和制备多功能金属有机单层材料提供了重要的参考。此外，这一工作为发展新型多中心催化体系开辟了新的思路。

原文链接
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202011519

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