大連化物所實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體光催化硼化反應(yīng)
近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所精細(xì)化工研究室有機(jī)硼化學(xué)與綠色氧化創(chuàng)新特區(qū)研究組研究員戴文團(tuán)隊(duì)在多相光催化硼化方面取得新進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)選用易于制備的硫化鎘納米片作為多相光催化劑，利用光生電子—空穴的協(xié)同氧化還原作用，通過(guò)選擇性硼化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了烯烴、炔烴、亞胺以及芳（雜）環(huán)的高值轉(zhuǎn)化，合成了硼氫化和硼取代產(chǎn)物。
大連化物所實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體光催化硼化反應(yīng)
氮雜環(huán)卡賓硼烷（NHC-BH3）由于其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且制備方法簡(jiǎn)單，近年來(lái)作為一種新型硼源，被應(yīng)用于自由基硼化反應(yīng)中。然而，大量有害的自由基引發(fā)劑或昂貴且無(wú)法回收的均相光催化劑的使用仍然阻礙其廣泛應(yīng)用。因此，發(fā)展一種通用、廉價(jià)且可循環(huán)的催化體系對(duì)NHC-BH3參與的自由基硼化反應(yīng)的發(fā)展具有重要意義。
在上述研究背景下，戴文團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一種簡(jiǎn)單、高效的多相光催化體系。該體系利用易于制備的硫化鎘納米片作為多相光催化劑，NHC-BH3為硼源，在室溫光照的條件下，實(shí)現(xiàn)了多種烯烴、炔烴、亞胺、芳（雜）環(huán)以及生物活性分子的選擇性硼化反應(yīng)。由于該轉(zhuǎn)化過(guò)程充分利用了光生電子—空穴對(duì)，從而避免了犧牲劑的使用。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，該催化體系不僅能夠?qū)崿F(xiàn)克級(jí)規(guī)模放大，且催化劑多次循環(huán)后依舊保持穩(wěn)定的收率，同時(shí)，該催化體系作為一個(gè)可循環(huán)的通用平臺(tái)，回收后的催化劑仍可繼續(xù)催化不同種類底物的硼化反應(yīng)，這些結(jié)果可為以NHC-BH3為硼源的自由基硼化反應(yīng)的發(fā)展提供新思路。此外，該工作還對(duì)所得到的有機(jī)硼化物進(jìn)行了衍生化，合成了含有羥基，硼酸酯和二氟硼烷反應(yīng)活性位點(diǎn)的合成砌塊。
戴文團(tuán)隊(duì)一直致力于多相催化大宗化學(xué)品（烯烴、炔烴、有機(jī)硫化物和醇等）的高附加值轉(zhuǎn)化并取得了一系列研究成果：在前期的工作中，分別發(fā)展了鈷基氮摻雜介孔碳催化醇的氧化酯化制備酯（Angew. Chem. Int. Ed.，2020）、廉價(jià)錳氧化物催化醇的氧化氨化制備酰胺和腈（Chem，2022）、鐵單原子納米酶催化酮的氧化氨化制備腈（Science Advances，2022）、錳氧化物催化不飽和碳?xì)滟Y源的氧化氨化制備酰胺和腈（JACS Au，2023）、鈷納米顆粒和鈷單原子協(xié)同催化有機(jī)硫化物制備酰胺和腈（Nat. Commun., 2023）。
相關(guān)研究成果以“Facile Borylation of Alkenes, Alkynes, Imines, Arenes and Heteroarenes with N-Heterocyclic Carbene-Boranes and a Heterogeneous Semiconductor Photocatalyst”為題，于近日發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（Angewandte Chemie International Edition）上，并被選為熱點(diǎn)文章（Hot Paper）。該工作的共同第一作者是大連化物所博士后謝復(fù)開和科研助理毛展。上述工作得到了遼寧省優(yōu)秀青年基金的資助。
