大連化物所實(shí)現半導體光催化硼化反應

　　近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所精細化工研究室有機硼化學(xué)與綠色氧化創(chuàng )新特區研究組研究員戴文團隊在多相光催化硼化方面取得新進(jìn)展。團隊選用易于制備的硫化鎘納米片作為多相光催化劑，利用光生電子—空穴的協(xié)同氧化還原作用，通過(guò)選擇性硼化反應，實(shí)現了烯烴、炔烴、亞胺以及芳（雜）環(huán)的高值轉化，合成了硼氫化和硼取代產(chǎn)物。

大連化物所實(shí)現半導體光催化硼化反應

　　氮雜環(huán)卡賓硼烷（NHC-BH₃）由于其化學(xué)性質(zhì)穩定且制備方法簡(jiǎn)單，近年來(lái)作為一種新型硼源，被應用于自由基硼化反應中。然而，大量有害的自由基引發(fā)劑或昂貴且無(wú)法回收的均相光催化劑的使用仍然阻礙其廣泛應用。因此，發(fā)展一種通用、廉價(jià)且可循環(huán)的催化體系對NHC-BH₃參與的自由基硼化反應的發(fā)展具有重要意義。

　　在上述研究背景下，戴文團隊發(fā)展了一種簡(jiǎn)單、高效的多相光催化體系。該體系利用易于制備的硫化鎘納米片作為多相光催化劑，NHC-BH₃為硼源，在室溫光照的條件下，實(shí)現了多種烯烴、炔烴、亞胺、芳（雜）環(huán)以及生物活性分子的選擇性硼化反應。由于該轉化過(guò)程充分利用了光生電子—空穴對，從而避免了犧牲劑的使用。進(jìn)一步研究發(fā)現，該催化體系不僅能夠實(shí)現克級規模放大，且催化劑多次循環(huán)后依舊保持穩定的收率，同時(shí)，該催化體系作為一個(gè)可循環(huán)的通用平臺，回收后的催化劑仍可繼續催化不同種類(lèi)底物的硼化反應，這些結果可為以NHC-BH₃為硼源的自由基硼化反應的發(fā)展提供新思路。此外，該工作還對所得到的有機硼化物進(jìn)行了衍生化，合成了含有羥基，硼酸酯和二氟硼烷反應活性位點(diǎn)的合成砌塊。

　　戴文團隊一直致力于多相催化大宗化學(xué)品（烯烴、炔烴、有機硫化物和醇等）的高附加值轉化并取得了一系列研究成果：在前期的工作中，分別發(fā)展了鈷基氮摻雜介孔碳催化醇的氧化酯化制備酯（Angew. Chem. Int. Ed.，2020）、廉價(jià)錳氧化物催化醇的氧化氨化制備酰胺和腈（Chem，2022）、鐵單原子納米酶催化酮的氧化氨化制備腈（Science Advances，2022）、錳氧化物催化不飽和碳氫資源的氧化氨化制備酰胺和腈（JACS Au，2023）、鈷納米顆粒和鈷單原子協(xié)同催化有機硫化物制備酰胺和腈（Nat. Commun., 2023）。

　　相關(guān)研究成果以“Facile Borylation of Alkenes, Alkynes, Imines, Arenes and Heteroarenes with N-Heterocyclic Carbene-Boranes and a Heterogeneous Semiconductor Photocatalyst”為題，于近日發(fā)表在《德國應用化學(xué)》（Angewandte Chemie International Edition）上，并被選為熱點(diǎn)文章（Hot Paper）。該工作的共同第一作者是大連化物所博士后謝復開(kāi)和科研助理毛展。上述工作得到了遼寧省優(yōu)秀青年基金的資助。

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202306846