Angew：金属有机骨架中Lewis酸碱中心的选择性调控以在不同的CO2反应中实现催化剂活性的开启/关闭

Nanoyu

2022-02-24

调节催化剂中的Lewis酸碱中心以研究它们在CO₂化学固定中的影响具有重要意义，但同时也极具挑战性。

近日，南开大学Bin Zhao，Jie Han通过溶剂热法成功地得到了一种具有Lewis酸位的开放Co位点的金属有机骨架（MOF），{(NH₂Me₂)[Co₃(μ₃-OH)(BTB)₂(H₂O)]·9H₂O·5DMF}_n化合物1。

文章要点

1）研究人员用两种CO₂化学固定反应评价了化合物1的催化效率，化合物1在CO₂与氮杂环化反应中表现出优异的催化性能。然而，由于没有路易斯碱位，化合物1在CO₂与炔丙胺的羧化环合反应中的催化效率仅为32%。

2）在化合物1中引入含氮有机配体XN作为Lewis碱位，与开放的Co位配位后，得到的化合物2中Lewis酸位减少，Lewis碱位增加。可控的结构变化使2的催化效率比1提高了2.4倍。

3）机理研究表明，增加Lewis酸等开环金属中心可以有效地活化底物，促进CO₂和氮杂环化反应；骨架中的Lewis碱位可以加速炔丙胺的脱氢反应，进一步促进炔丙胺和CO₂的羧化环化反应。

4）2-PST-V（V=20，40，60,120）通过酸后处理暴露出更多的酸中心，在氮杂环加成反应中表现出比2更好的催化性能，2-PST-120可将恶唑烷酮类化合物的收率提高到99%。相比之下，2具有更多的Lewis碱位，在CO₂和炔丙基胺的羧化环化反应中活性更高，这进一步证明了MOF在不同的CO₂反应中的催化活性是可以开启/关闭的。

该策略在分子水平上调节MOF中的Lewis酸碱中心，催化不同类型的反应，对CO₂的高效转化具有重要意义。

参考文献

Xue-Rui Tian, et al, Selectively Regulating Lewis Acid-Base Sites in Metal-Organic Frameworks for Achieving Turn-on/off the Catalytic Activity in Different CO₂ Reactions, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202200123

https://doi.org/10.1002/anie.202200123