今日Science:有机半导体光催化剂实现芳烃和杂芳烃双官能化

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成果速览

在过去十年中,过渡金属配合物有机染料作为可见光吸收催化剂在广泛的光氧化还原转化中得到了广泛的研究。然而,由于与强酸性或碱性反应介质,强亲核试剂、亲电子试剂或活性自由基中间体的不相容性,大大限制它们的使用,最终导致催化剂失活。

 

有机半导体材料对于其他活性自由基和亲核试剂具有光学和化学稳定性,并且在价带顶和导带底之间具有合适的带隙,可用于多种底物的可控氧化和还原反应。

 

德国马普所的Markus Antonietti和 Burkhard König报道了一种稳定的有机半导体材料–介孔石墨碳氮化物(mpg-CN),可作为可见光光催化剂,在两组分或三组分体系中,将氧化和还原界面电子转移到两个不同的底物上,用于芳烃和杂芳烃的直接C-H双官能化。mpg-CN催化剂可耐受强活性自由基和强亲核试剂,通过简单的反应混合物离心可以直接回收,并且可以重复进行至少四次催化转化反应而保持一定的活性。

 

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图文导读

今日Science:有机半导体光催化剂实现芳烃和杂芳烃双官能化

图1半导体光氧化还原催化剂在芳烃C-H官能化中催化反应模式的示意图

 

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图2 B’型和B”型半导体光催化剂的芳烃的C-H双官能化。

 

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图3 通过氧化或还原自由基反应直接C-H官能化

 

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图4 BP 芳烃的C-H和C-X(其中X = Br,Cl)双官能化

 

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图5 连续反应和催化剂再循环的评估

 

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文献信息

Organic semiconductor photocatalyst can bifunctionalize arenes and heteroarenes

(Science,2019,DOI: 10.1126/science.aaw3254)

原文链接

https://science.sciencemag.org/content/365/6451/360

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