改性聚合氮化碳纳米片实现富电子烯烃的多样性官能团化

在过去几十年里，可见光催化已经成为合成化学的强有力工具，其通过独特的反应途径和催化模式实现了各种化学键的形成。然而，由于传统光催化剂如Ir（III）和Ru（II）配合物的高成本和毒性，研究人员开始探索将丰产的廉价过渡金属、有机染料和其他商品化的材料作为替代物应用于光催化反应中。基于此，非均相光催化剂因其易于分离和可回收的优点有望成为传统均相光催化剂的一种颇具前景的替代方案。

烯烃的官能团化极大丰富了医药和材料科学领域的复杂有机分子库。然而，目前的光催化烯烃官能团化研究主要以苯乙烯和贫电子活化烯烃为底物。近日，新加坡国立大学吴杰、吕炯与云南大学仝晓刚副教授、淮北师范大学杨友清教授合作，利用改性聚合氮化碳纳米片作为非均相光催化剂，实现了富电子烯烃的多样性官能团化。该方法简单实用，催化剂稳定且可多次回收使用，此外作者通过连续流对反应进行了放大研究。

首先，作者以廉价的双氰胺为前体合成块状氮化碳（Bulk-CN），并通过在空气中进行简单的连续热剥离过程，将其进一步转化为三种CNNs材料（CNNs-1、CNNs-2和CNNs-3）。通过表征，无论从TEM, SEM, AFM, XRD, XPS, FTIR, BET, UV-Vis, Mott–Schottky， band gap，PL, EIS，还是TRPL, SPV, Transient photocurrent responses, Valence band XPS, ESR等方面，均证实CNNs-3具有优异的催化性能，其可以通过单电子转移（SET）使多种底物生成自由基，从而为其在有机合成应用方面提供了可能性。

在随后的光催化反应中，作者以CNNs-3为非均相光催化剂高选择性地实现了富电子烯烃的官能化反应，具体包括芳基磺酰化、氨基二氟烷基化和氧三氟甲基化反应。此外，作者发现该催化剂在经历10次催化循环过后仍能保持高稳定性和高催化活性，通过连续流反应装置进行的放大实验表明该催化模式在工业化生产方面具有广阔的应用前景。

在该工作中，作者合成了改性聚合氮化碳纳米片，并以此作为非均相光催化完成了富电子烯烃的高选择性官能团化反应，为富电子烯烃的官能团化提供了实用合成方法。新加坡国立大学吴杰、吕炯和云南大学仝晓刚副教授为论文共同通讯作者，该论文第一作者现为淮北师范大学高层次引进人才杨友清博士，新加坡国立大学博士生史济炜为论文共同第一作者，淮北师范大学为论文第一完成单位。

论文信息：

Engineered Polymeric Carbon Nitride for Photocatalytic Diverse Functionalization of Electronic-Rich Alkenes

Youqing Yang, Jiwei Shi, Chenguang Liu, Qiong Liu, Jian Yang, Xiaogang Tong, Jiong Lu, and Jie Wu

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202417099