山東師大董育斌教授課題組Nat.Commun.： 負載金屬NPs的手性COF通過光熱轉換引發熱驅動不對稱催化

引言

光熱轉換材料（PTCMs）將光能轉換成熱能，在光熱治療（PTT）、光熱/光聲（PT/PA）成像、光熱電子器件等領域具有廣泛的應用前景，然而基于PTCM的光熱手性催化研究甚少。眾所周知，實現高產率和優異的立體選擇性對手性合成具有重要意義，為了獲得高對映選擇性，目前報道的熱驅動不對稱催化反應通常在低溫下進行，但產率往往很低。因此，實現高立體選擇性和產率是巨大的挑戰。為了滿足熱驅動不對稱催化的多方面要求，迫切需要開發新的策略來制備多功能復合催化劑。

成果簡介

山東師范大學董育斌教授課題組報道了兩種含卟啉基的單一手性共價有機骨架（CCOF）復合催化劑Au@CCOF-CuTPP和Pd@CCOF-CuTPP，將手性模板、光熱轉換和高催化活性三者相結合，使得該催化劑分別在光熱轉化條件下高效促進熱驅動的不對稱串聯Henry反應和A³-偶聯反應。研究成果以題為“Photothermal conversion triggered thermal asymmetric catalysis within metal nanoparticles loaded homochiral covalent organic framework”發表在國際著名期刊Nat.Commun.上。山東師范大學董育斌教授和陳功軍副教授為論文共同通訊作者，博士研究生馬慧超為論文第一作者。

圖文導讀

圖1. CCOF-CuTPP、Au@CCOF-CuTPP和Pd@CCOF-CuTPP的合成與表征

(a) CCOF-CuTPP、Au@CCOF-CuTPP和Pd@CCOF-CuTPP的合成過程及CCOF-CuTPP的空間填充模型

(b) CCOF-CuTPP、Au@CCOF-CuTPP和Pd@CCOF-CuTPP的實驗和模擬PXRD圖，插入圖為CCOF-CuTPP的TEM圖像

(c) (d) Au@CCOF-CuTPP和Pd@CCOF-CuTPP的TEM圖像

(e).(f) CCOF-CuTPP、Au@CCOF-CuTPP和Pd@CCOF-CuTPP的N₂吸附－解吸等溫線及孔徑分布

表1. Au@CCOF-CuTPP催化串聯不對稱Henry反應的優化實驗

表2. Au@CCOF-CuTPP催化串聯不對稱Henry反應的底物擴展

表3. Pd@CCOF-CuTPP催化串聯不對稱A³-偶聯反應的優化實驗

表4. Pd@CCOF-CuTPP催化串聯不對稱A³-偶聯反應的底物范圍

圖2. CCOF-CuTPP、Au@CCOF-CuTPP和Pd@CCOF-CuTPP的光熱性能

(a) (b) CCOF-CuTP分別在甲苯/乙醇和1, 4-二氧六環中的光熱作用

(c) Au@CCOF-CuTPP在甲苯/乙醇中的光熱效應

(d) Pd@CCOF-CuTPP在1, 4-二氧六環中的光熱效應

圖3. 在60-100℃范圍內，Au@CCOF-CuTPP和Pd@CCOF-CuTPP分別熱催化串聯不對稱Henry反應和A³-偶聯反應

小結

報道了兩種單一手性的共價有機骨架（CCOF）復合催化劑Au@CCOF-CuTPP和Pd@CCOF-CuTPP，CCOF所含的卟啉基在可見光照射下將光能轉換成熱能，在高溫下熱驅動催化不對稱串聯Henry反應和A³-偶聯反應中，獲得了很高的立體選擇性和產率。這種方法為開發多功能的復合催化材料，提供了新的思路。

課題組介紹

董育斌，山東師范大學化學院教授，教育部長江學者特聘教授，教育部“長江學者和創新團隊發展計劃”創新團隊帶頭人，入選國家百千萬人才工程，是國家級“有突出貢獻中青年專家”，泰山學者特聘教授，ESI全球化學領域前1%科學家。主要從事超分子組裝化學和金屬有機化學等方面的研究工作。在Nat. Commun., iScience, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem., Chem. Mater., Chem. Commun., Inorg. Chem., Organometallics等國際有重要影響的學術刊物上發表研究論文190余篇，引用5800余次，H指數44。

文獻鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-11355-x

本文由山東師大董育斌教授課題組供稿。

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