大连化物所实现半导体光催化硼化反应

近日，中国科学院大连化学物理研究所精细化工研究室有机硼化学与绿色氧化创新特区研究组研究员戴文团队，在多相光催化硼化方面取得新进展。该团队选用易于制备的硫化镉纳米片作为多相光催化剂，利用光生电子—空穴的协同氧化还原作用，通过选择性硼化反应，实现了烯烃、炔烃、亚胺以及芳（杂）环的高值转化，合成了硼氢化和硼取代产物。

氮杂环卡宾硼烷（NHC-BH₃）由于化学性质稳定且制备方法简单，近年来作为新型硼源，被应用于自由基硼化反应中。然而，大量有害的自由基引发剂或昂贵且无法回收的均相光催化剂的使用，阻碍其广泛应用。因此，发展通用、廉价且可循环的催化体系，对NHC-BH₃参与的自由基硼化反应的发展具有重要意义。

戴文团队发展了简单、高效的多相光催化体系。该体系利用易于制备的硫化镉纳米片作为多相光催化剂，NHC-BH₃为硼源，在室温光照的条件下，实现了多种烯烃、炔烃、亚胺、芳（杂）环以及生物活性分子的选择性硼化反应。由于该转化过程充分利用了光生电子—空穴对，从而避免了牺牲剂的使用。进一步，研究发现，该催化体系能够实现克级规模放大，且催化剂多次循环后依旧保持稳定的收率。同时，该催化体系作为可循环的通用平台，回收后的催化剂仍可继续催化不同种类底物的硼化反应，这可为以NHC-BH₃为硼源的自由基硼化反应的发展提供新思路。此外，该工作还对所得到的有机硼化物进行了衍生化，合成了含有羟基、硼酸酯和二氟硼烷反应活性位点的合成砌块。

戴文团队致力于多相催化大宗化学品（烯烃、炔烃、有机硫化物和醇等）的高附加值转化并取得了一系列研究成果。前期工作分别发展了钴基氮掺杂介孔碳催化醇的氧化酯化制备酯、廉价锰氧化物催化醇的氧化氨化制备酰胺和腈、铁单原子纳米酶催化酮的氧化氨化制备腈、锰氧化物催化不饱和碳氢资源的氧化氨化制备酰胺和腈、钴纳米颗粒和钴单原子协同催化有机硫化物制备酰胺和腈。

相关研究成果以Facile Borylation of Alkenes, Alkynes, Imines, Arenes and Heteroarenes with N-Heterocyclic Carbene-Boranes and a Heterogeneous Semiconductor Photocatalyst为题，发表在《德国应用化学》上，并被选为热点文章（Hot Paper）。研究工作得到辽宁省自然科学基金的支持。

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