串聯(lián)反應(yīng)由于其具有高效的原子利用率、可減少能源消耗及浪費等優(yōu)點，引發(fā)學(xué)界關(guān)注。然而，由于在一個反應(yīng)系統(tǒng)中，多個活性位點的協(xié)同及不同反應(yīng)條件的不相容性，構(gòu)建高效串聯(lián)催化體系仍具有挑戰(zhàn)性。近年來，多孔共價三嗪骨架材料（CTFs）以其良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和高比表面積，得到廣泛關(guān)注。但此前，CTFs材料催化方面的應(yīng)用主要集中在使用其催化單步反應(yīng)中，利用其催化多步串聯(lián)的反應(yīng)體系則鮮有報道。
中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所、結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點實驗室研究員曹榮和黃遠(yuǎn)標(biāo)團隊開發(fā)出一種咪唑鎓鹽官能化的陽離子共價三嗪骨架材料（ICTF），利用雙溶劑法，將尺寸僅為1.4 nm的金納米顆粒（AuNPs）封裝在ICTF上（Au@ICTF），ICTF中原位生成的氮雜環(huán)卡賓及豐富的氮位點可以有效穩(wěn)定AuNPs、并保持其高效催化活性。在Au@ICTF中，主客協(xié)同的活性位點完美結(jié)合，ICTF材料框架上的咪唑鎓鹽離子對作為路易斯酸、堿位點、客體Au團簇氫化反應(yīng)，使Au@ICTF實現(xiàn)了deacetalization-Knoevenagel condensation-reduction reaction這一串聯(lián)反應(yīng)的高效催化，最終產(chǎn)物是重要的藥物及化工生產(chǎn)中間體。Au@ICTF良好的化學(xué)穩(wěn)定性使其可以在循環(huán)催化6輪該串聯(lián)反應(yīng)后仍保持較高催化活性，并且可實現(xiàn)底物的克級擴大反應(yīng)。研究人員表示，該研究是首次使用CTF作為具有多個活性位點的多功能催化劑來協(xié)同催化串聯(lián)反應(yīng)的報道，為設(shè)計和制備功能化多孔催化劑用于未來綠色有機合成提供了新途徑。
相關(guān)研究成果發(fā)表在CCS Chemistry上，福建物構(gòu)所博士生何暢為論文第一作者。研究工作得到科技部重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金委、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項和前沿計劃項目、中科院青年創(chuàng)新促進會優(yōu)秀會員項目的支持。
此外，研究人員還利用離子型框架，首次在MOF領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了常壓下無需額外添加助催化劑催化CO2加成反應(yīng)；離子型卟啉基框架高效光催化六價鉻的無毒化轉(zhuǎn)化。
圖.福建物構(gòu)所離子型框架高效催化串聯(lián)反應(yīng)研究取得進展
來源：中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
