芝加哥大学林文斌JACS：MOFs用于可持续串联和协同光催化！

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研究内容

金属有机层（MOLs）是金属有机框架（MOFs）的单层版本，已成为设计多功能催化剂的新型二维分子材料平台。MOLs继承MOFs固有的分子可调谐性，但具有更易访问和可修改的构建块。

美国芝加哥大学林文斌教授通过HfCl4和三种光敏配体之间的调制溶剂热合成，然后用两种含羧酸钴肟进行后合成修饰，报道了六种MOL的分子工程，以实现串联和协同光催化。最活性的MOL催化剂用于强心剂维沙利酮的克级合成，产率为80%，周转数为400，在连续八个反应循环中没有显著的活性损失。相关工作以“Molecular Engineering of Metal-Organic Layers for Sustainable Tandem and Synergistic Photocatalysis”为题发表在国际著名期刊Journal of the American Chemical Society上。

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研究要点

要点1. 光敏剂（PS）和钴肟在MOL中的分级组装为胺和环己酮之间的串联脱氢偶联反应以及烷基碘和芳基烯烃之间的协同Heck型偶联反应提供了可回收和可重复使用的多功能催化剂。以优良的产率（高达95%）获得了范围广泛的苯胺和烯烃衍生物。

要点2. MOL有效地催化串联脱氢偶联反应和协同Heck型偶联反应。维最活性的MOL催化剂用于强心剂维沙利酮的克级合成，产率为80%，周转数为400，在连续八个反应循环中没有显著的活性损失。

要点3. 通过透射电子显微镜和原子力显微镜进行形态和结构表征，通过电感耦合等离子体质谱和核磁共振光谱进行成分分析，将MOL确定为具有六边形对称周期晶格结构的平坦纳米板。

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研究图文

图1. MOLs作为可持续催化的材料平台。

图2.（a）MOLs的合成。（b）Hf-Ir-Co-PPA的TEM。（c）Hf-Ir-Co-PPA的HRTEM。FFT模式如插图所示。（d）Hf-Ir-Co-PPA的AFM。高度剖面如插图所示。（e）Hf-Ir和Hf-Ir-Co-PPA的PXRD以及Hf-Ir的模拟PXRD。米勒指数显示了模拟PXRD图案中的对应峰值。（f）Hf-Ir-Co-PPA中Ir的EXAFS分析。拟合模型Ir（ppy）2（bpy）的结构如插图所示。（g）Hf-Ir-Co-PPA中Co的EXAFS分析。拟合模型Co（dmgh）2（Py）Cl的结构如插图所示。

图3. 串联脱氢偶联反应的反应优化和机理研究。

图4. 维森利酮的革兰氏规模合成和再循环实验。

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文献详情

Molecular Engineering of Metal-Organic Layers for Sustainable Tandem and Synergistic Photocatalysis

Yingjie Fan, Haifeng Zheng, Steven Labalme, Wenbin Lin*

J. Am. Chem. Soc.

DOI: 10.1021/jacs.2c12599