物理科技生物学-PHYICA

金属有机parfun框架与共价结合的金属氮杂环卡宾催化

化学 2022-08-11 00:02:15

中国科学出版社 开发了一种独特的策略,通过使用可溶性银源和随后的转移反应来制备金属卡宾修饰的MOFs,用于高效催化,这将适用于其它多孔催化剂的制备

信用:科学中国出版社 这项研究是由Dr

曹荣(中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室)

袁(中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室)

多孔金属有机骨架孔壁上的金属氮杂环卡宾(M NHCs)可用作有效有机催化的活性位点

需要强碱性试剂或不溶性Ag2O的传统方法不适合将NHCs结合到MOFs的骨架上,因为这种试剂会破坏骨架或导致低反应性

因此,非常需要开发新的简易策略,将共价结合的M-NHCs用于功能性MOFs的催化

研究小组发现,AgOC(CF3)3在普通非质子溶剂(如CH2Cl2)中具有良好的溶解性,并且与咪唑鎓部分形成银-NHC络合物的反应性极佳

这使得它成为通过金属转移反应制备M-NHC功能化多硫化物的完美候选材料

作为Im-MIL 101概念的证明,选择咪唑鎓官能化介孔Cr-MOF作为多孔载体,通过两步PSM方法生产目标M-NHC官能化Im-MIL 101催化剂,称为M-NHC-MIL 101(M = Pd,Ir)

用可溶性银盐AgOC(CF3)3在CH2Cl2中处理Im MIL 101,生成银NHC功能化的Im MIL 101,随后与金属盐发生金属转移反应

由于具有高表面积的稳定介孔框架,获得的Pd-NHC-MIL-101和Ir-NHC-MIL-101键合的单中心M-NHCs(M = Pd,Ir)可用作高活性多相催化剂,分别促进铃木偶联反应和氢转移反应

催化剂可以通过简单的离心从反应混合物中分离出来,并且可以再循环至少三次而没有明显的活性损失

为了证实反应是否涉及多相催化,进行了一系列对照实验

反应进行1小时后,从热的反应混合物中除去催化剂Pd-NHC-MIL-101或Ir-NHC-MIL-101,分离的溶液在相同的反应条件下没有表现出任何进一步的反应性

此外,反应完成后,电感耦合等离子体原子发射光谱法分析显示,几乎没有钯或铱浸出到分离的溶液中,这证明了共价结合的NHC催化剂的优异稳定性

总之,研究人员通过使用可溶性AgOC(CF3)3源和随后的金属转移反应,开发了一种制备功能化MOF催化剂的简便和通用的方法,该催化剂具有共价固定和明确定义的金属氮杂环卡宾单中心

这种独特的策略可以有效避免制备过程中多金属硫化物的形成和多金属硫化物框架结构的破坏

这种简单的合成策略可广泛应用于其它多孔材料的制备,如共价有机骨架、金属有机笼和具有共价结合的NHC单中心的多孔有机聚合物,以实现高效催化

迄今为止,已有两种合成方法被公开用于制备M-NHC功能化的多金属有机化合物,并描述了M-NHC配体与金属盐的直接自组装(路线1)或咪唑鎓功能化的多金属有机化合物的后合成修饰(PSM)

目前报道的方法与多相催化剂的特性不相容,因此,开发一种制备用于高效多相催化的M-NHC官能化多相催化剂的简便且通用的方法是非常需要的

信用:科学中国出版社

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