大連化物所實現半導體光催化硼化反應

近日，中國科學院大連化學物理研究所精細化工研究室有機硼化學與綠色氧化創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展。該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—空穴的協同氧化還原作用，通過選擇性硼化反應，實現了烯烴、炔烴、亞胺以及芳（雜）環的高值轉化，合成了硼氫化和硼取代產物。

氮雜環卡賓硼烷（NHC-BH₃）由于化學性質穩定且制備方法簡單，近年來作為新型硼源，被應用于自由基硼化反應中。然而，大量有害的自由基引發劑或昂貴且無法回收的均相光催化劑的使用，阻礙其廣泛應用。因此，發展通用、廉價且可循環的催化體系，對NHC-BH₃參與的自由基硼化反應的發展具有重要意義。

戴文團隊發展了簡單、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，實現了多種烯烴、炔烴、亞胺、芳（雜）環以及生物活性分子的選擇性硼化反應。由于該轉化過程充分利用了光生電子—空穴對，從而避免了犧牲劑的使用。進一步，研究發現，該催化體系能夠實現克級規模放大，且催化劑多次循環后依舊保持穩定的收率。同時，該催化體系作為可循環的通用平臺，回收后的催化劑仍可繼續催化不同種類底物的硼化反應，這可為以NHC-BH₃為硼源的自由基硼化反應的發展提供新思路。此外，該工作還對所得到的有機硼化物進行了衍生化，合成了含有羥基、硼酸酯和二氟硼烷反應活性位點的合成砌塊。

戴文團隊致力于多相催化大宗化學品（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。前期工作分別發展了鈷基氮摻雜介孔碳催化醇的氧化酯化制備酯、廉價錳氧化物催化醇的氧化氨化制備酰胺和腈、鐵單原子納米酶催化酮的氧化氨化制備腈、錳氧化物催化不飽和碳氫資源的氧化氨化制備酰胺和腈、鈷納米顆粒和鈷單原子協同催化有機硫化物制備酰胺和腈。

相關研究成果以Facile Borylation of Alkenes, Alkynes, Imines, Arenes and Heteroarenes with N-Heterocyclic Carbene-Boranes and a Heterogeneous Semiconductor Photocatalyst為題，發表在《德國應用化學》上，并被選為熱點文章（Hot Paper）。研究工作得到遼寧省自然科學基金的支持。

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