徐艺军团队Angew：光驱动催化合成苯并咪唑协同产氢新路径
2023-06-13
摘要：该工作通过构建负载Pd纳米粒子的ZnO纳米片复合材料作为模型光催化剂实现高效耦合光驱动催化合成苯并咪唑并同时产氢，首次提出了自由基介导路线以实现高效合成苯并咪唑协同产氢的新策略和新催化机理
https://doi.org/10.1002/anie.202304306
近日，福州大学徐艺军教授团队提出自由基介导的光驱动催化合成苯并咪唑的新路径和新催化机理。在温和环境条件下，合成一种钯纳米颗粒（Pd NPs）负载的超薄氧化锌纳米片(ZnO NSs)复合催化剂，通过修饰表面的活性位点以及构建自由基介导路线，实现了高活性、高选择性的光催化醇胺偶联合成苯并咪唑协同产氢，阐明了微观催化反应机理
背景
苯并咪唑是重要的药物和高分子材料的合成原料，在医药、农用化学品以及高分子材料制备等领域有着广泛应用。传统的热催化合成苯并咪唑需要强酸、高温以及强氧化剂等苛刻的反应条件，因此，在温和环境条件下利用光催化邻苯二胺与醇脱氢偶联合成苯并咪唑是一种理想且极具潜力的策略。然而，反应过程中醛中间体的积累对后续目标苯并咪唑的产生会造成潜在的负面影响。如何实现高效活化醇的同时克服醛中间体带来的负面影响以及解析反应物与光催化剂之间的构效关系，是发展高活性和选择性的光催化合成苯并咪唑体系所面临的关键挑战
研究出发点
基于以上研究现状及面临的问题，我们原创性地提出了自由基介导路线以实现高效合成苯并咪唑协同产氢的新策略。通过构建Pd负载ZnO NSs复合材料作为模型光催化剂实现高效耦合光驱动催化合成苯并咪唑并同时产氢。研究结果表明：ZnO NSs相对于其他载体具有独特的载体优势，负载的Pd NPs促进醇的α-C−H键断裂和具有对碳中心自由基的强吸附特性，二者的协同作用是开启自由基新路线高效和高选择性合成苯并咪唑的关键
图文
总结
该工作通过构建负载Pd纳米粒子的ZnO纳米片复合材料作为模型光催化剂实现高效耦合光驱动催化合成苯并咪唑并同时产氢，首次提出了自由基介导路线以实现高效合成苯并咪唑协同产氢的新策略和新催化机理。这项工作有望为通过自由基介导的有机偶联催化反应合成苯并咪唑开辟一个新的领域，并为合理构建光驱动催化体系，实现绿色可持续合成苯并咪唑协同产氢耦合催化体系提供理论指导
作者介绍
徐艺军，福州大学教授，博导。主要研究方向为：复合型光催化剂的设计、合成及其催化机理和应用的基础研究。英国皇家化学学会会士，国家万人计划科技创新领军人才，国家创新人才推进计划科技部中青年科技创新领军人才，科睿唯安化学学科全球高被引科学家和爱思唯尔中国高被引学者。目前担任Catalysis Communication主编，Molecular Catalysis主编，PNAS邀请编辑，Journal of Photocatalysis副主编，ACS Energy Letter, PNAS Nexus, ACS Applied Nano Materials, Journal of Materials Chemistry A, Industrial Chemistry & Materials, Materials Advances, New Journal of Chemistry, JPhys Energy, ACS Materials Au, ACS Physical Chemistry Au, 天津大学学报，结构化学和中国化学快报等多个期刊（顾问）编委。迄今为止，以通讯作者在Nature Photonics，Nature Sustainability，Nature Commun.，Chem. Rev.，Chem. Soc. Rev.，Chem，J. Am. Chem. Soc.，Angew. Chem. Int. Ed.，ACS Nano，ACS Catal.，Chem. Sci.，催化学报等学术期刊上发表论文200余篇，论文引用33000余次，H指数93
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