近日，Ghosh等人发现半导体介孔石墨碳氮化(mpg-CN)是一个理想的光催化剂，在一些具有破坏性的自由基中间体存在下能够稳定存在。其半导体特性给与其独特的反应活性，实现芳烃和杂环化合物双重的碳氢功能化，且该非均相光催化剂是可回收的，并可重复使用至少四次，催化活性几乎保持不变。美国AbbVie公司Elizabeth Swift对此做出评论。

Ghosh等人通过在硅载体上高温聚合氰胺制备出mpg-CN。通过溶解除去二氧化硅载体后，得到的黄色纯有机共轭材料在蓝光下具有光导性。如Ghosh等人所证明的，mpg-CN的许多性质一致促进了其综合效用。

1）mpg-CN一经制备，具有很高的化学稳定性和热稳定性。最值得注意的是，mpg-CN在催化芳烃中加入硫、氧、碳和氮基自由基的同时，未出现催化剂分解的情况。相比之下，许多均相催化剂，无论是金属基催化剂还是有机催化剂，本身都会经历官能化反应，随着时间的推移，其催化活性会降低。

2）利用半导体作为光催化剂提供了一个获得独特反应模式的机会。均相金属基催化剂，如Ru(bpy)₃Cl₂，能吸收光并通过激发将电子从金属转移到配体。这种电荷分离的高能中间体可以通过氧化或还原的方式被淬灭。半导体催化剂也通过电荷分离作用，在半导体表面形成电子-空穴对。表面的空间分离意味着两个反应位点可以同时进行单电子氧化还原反应。

Ghosh等人在此基础上，展示了前所未有的利用这种反应模式进行的双碳氢键功能化反应。Ghosh等人证明，mpg-CN可以催化20多个不同官能团的芳烃和杂环化合物的功能化。

3）许多光催化剂要么是强氧化催化剂，要么是强还原催化剂，这就要求光催化剂与所需的转化相匹配。Ghosh等人在双C-H官能化反应中，利用mpg-CN高效地同时催化氧化还原反应。在芳烃存在的条件下，还原性物质和氧化性物质的组合，可以在单一催化剂和光的作用下说生成高度功能化的产物。该方法可用于复杂分子的后期功能化，探索结构-活性关系或缩短合成步骤。

4）从可持续化学的角度来看，mpg-CN是一种非均相固体催化剂，反应完成后容易从反应介质中分离出来，简化了反应的进行和产物的分离。Ghosh等人也表明，该催化剂可以多次使用，活性损失不大。该催化剂不含金属，而且起始材料便宜且容易获得，这一点使得实现可持续并且成本效益高的商业化成为可能。虽然mpg-CN的长期影响仍有待确定，但它可能成为推进有机光氧化还原催化领域催化剂的范例。

Elizabeth Swift. A durable semiconductor photocatalyst. Science. 2019

DOI: 10.1126/science.aax8940

https://science.sciencemag.org/content/365/6451/320