浙江大学肖丰收教授和孟祥举教授近日报道了通过自由基聚合的方式制备出具有多级孔结构的菲啰啉多孔有机聚合物,并通过对所制备的聚合物进行理化表征及微观结构分析表明,这些多孔有机聚合物具有较高的比表面积、多级孔结构以及优异的热稳定性,在催化苯与卤代芳烃C-H键活化偶联反应中表现出优异的催化性能以及可循环性。
传统上,直接将饱和烷烃、芳烃和烯烃等廉价化学品转化为价值更高化学品的催化剂为金属活性组分,存在着(i)金属回收困难,(ii)成本较高以及(iii)产物容易残留痕量金属等问题。为了解决这些问题,许多无金属的均相催化剂例如脯氨酸、咪唑盐和吡啶醇等已经被广泛研究。虽然这些均相催化剂在催化反应过程中表现出良好的催化性能,但是存在着催化剂从催化体系分离困难,不可重复利用等缺点,这限制了它们的进一步工业应用。因此,制备高效催化芳烃C-H键活化偶联的无金属多相催化剂具有重要意义。
图1 催化苯与卤代芳烃C-H键活化偶联示意图 基于以上问题,作者设计并合成了具有较高比表面积、多级孔结构以及优异的稳定性的菲啰啉聚合物,它们在催化苯与卤代烃反应中表现出优异的催化性能。通过对比具有不同菲啰啉浓度的多孔有机聚合物的催化性能,作者发现,在所制备的多孔有机聚合物中较高的菲啰啉浓度有利于提高目标产物的产率。进一步的实验表明,该多相催化剂对不同的底物均具有优异的催化性能。通过重复利用和放大实验显示,该多相催化剂具有优异的催化稳定性及良好的工业应用前景。这些结果将为高效催化芳烃C-H键活化偶联反应的催化剂的设计与制备提供一种新思路。 论文信息: Porous Organic Phenanthroline-Based Polymer as an Efficient Transition-Metal-Free Heterogeneous Catalyst for Direct Aromatic C−H Activation Yongquan Tang, Dr. Fang Chen, Sai Wang, Dr. Qi Sun, Prof. Xiangju Meng, Prof. Feng-Shou Xiao 浙江大学的博士生唐永铨为该论文的第一作者。 Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202100288