近日，華南師范大學化學學院教授蘭亞乾團隊在《德國應用化學》上發表了最新研究進展，首次報道通過后合成方法結合共價有機框架材料和過渡金屬銠砌塊實現光熱非均相碳氫活化反應。
近年來，過渡金屬催化的C-H鍵活化反應因其步驟和原子經濟性而成為有機合成的重要合成策略。然而，這些反應通常需要在較高溫度下進行，最近的很多研究都集中在開發更環保、更資源節約的方法，以便在溫和的反應條件下實現這些反應。其中，光催化就是一種環境友好的替代方案，可以通過傳遞被光吸收的能量或電子，為熱驅動反應提供了一種更溫和的替代途徑。
共價有機框架是一類結晶多孔有機材料，具有良好的化學穩定性和熱穩定性以及可修飾性等特點，具有成為非均相光催化劑的潛力。而絕大部分C-H活化反應的決速步驟取決于高度熱力學穩定的C-H鍵的斷裂過程。因此，有必要開發一類能夠產生光熱效應的共價有機框架復合材料，以促進C-H鍵斷裂步驟，從而驅動C-H活化反應循環。
基于此，蘭亞乾團隊通過后修飾的方法使得催化劑同時具有光敏特性和過渡金屬催化位點，最終得以實現光熱催化的C-H活化反應。他們設計和合成了兩種基于共價有機框架的復合材料Rh-COF-316和-318，用于非均相光熱C-H活化反應。
得益于共價有機框架的有序結構和環戊二烯銠嵌段的共價鍵連接方式，根據共價有機框架中保留羧基的位置，采用可編程方法自發形成均勻分布的Rh-COF。與均相C-H活化反應相比，非均相反應中的Rh-COF催化劑能夠同時發揮雙功能的作用。憑借這些優點，Rh-COF催化劑具有優異的催化產率（高達98%）、廣泛的底物范圍、高穩定性和良好的可重復使用性。
該工作不僅拓展了共價有機框架基配合物在光催化C-H活化反應中的應用，而且驗證了通過過渡金屬砌塊后合成獲得非均相催化劑的通用性和可行性。因此，這種策略非常有希望促進功能性共價有機框架材料在多相催化中的利用，并有可能推動其工業化應用。
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