中科院理化技术研究所吴骊珠等Angew：量子点光催化剂驱动活化四氢呋喃

纳米技术

2021-09-18

四氢呋喃（THF）是一种广泛使用的有机试剂，直接对THF分子的C(sp³)-H化学键进行选择性活化非常困难，尤其是在氧化还原中性条件进行催化。

有鉴于此，中科院理化技术研究所吴骊珠等报道半导体量子点能够通过形成量子点/THF分子共轭配位结构实现活化THF的α-C-H化学键。当量子点光催化剂与THF受到可见光照射，生成烷氧基烷基自由基能够直接与氨基C-H化学键生成的α-氨基自由基进行交叉偶联反应，或者与烯烃、苯乙炔进行自由基加成。以往的方法学通常需要加入化学计量比的氧化剂或者氢原子转移试剂，这种反应在氧化还原中性条件中只通过半导体量子点光催化剂就实现催化活化α-C-H化学键，这个结果为大规模利用THF试剂和将其转化为高附加值化学品提供了可能。

本文要点：

（1）

反应情况。以THF、有机胺作为反应物，或者THF、端炔作为反应物，CdSe量子点作为光催化剂，实现脱氢偶联反应或者对不饱和双键进行加成。该反应在温和反应条件中进行，实现了THF与有机胺或者氨基酸的α-C进行脱氢偶联反应；或者与色酮或者端炔分子加成。

（2）

反应机理研究结果发现，量子点光催化剂与THF形成共轭体，从而实现活化THF分子的α-C-H化学键。本文首次实现了THF与其他试剂在未加入氧化剂或者HAT试剂，通过活化两种不同的C-H键，释放一分子H₂，实现构建C-C化学键。

该反应具有步骤和原子节约的特点，对广泛的底物兼容，同时表现较高的可见光催化效率，为这种光催化反应在工业界和学术界的发展提供机会，能够用于生物医药、农药等领域以及天然材料、精细化学品等广泛领域的α-取代醚类有机分子。

参考文献

Jia Qiao, Zi-Qi Song, Cheng Huang, Rui-Nan Ci, Zan Liu, Bin Chen, Chen-Ho Tung, Li-Zhu Wu*, Direct, Site-Selective and Redox-Neutral α-C–H Bond Functionalization of Tetrahydrofurans via Quantum Dots Photocatalysis, Angew. Chem. Int. Ed. 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c07076

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202109849