ACS Catal:Ir光敏剂配体调控改善光催化性能
纳米技术 纳米 2020-12-23

处于激发态的底物和基态之间有明显区别,因此在通常的物理性质、化学反应活性通常被认为是有区别的,因此通过光催化方法对底物进行活化受到越来越多的关注。光敏剂在光催化中处于核心地位,但是设计结构合理的光敏剂并未受到比较深入的研究。有鉴于此,兰州大学刘强等报道了通过对金属有机配合物配体结构修饰,从而优化光敏剂的性质,实现了一系列具有高三重激发态寿命/激发态能量的Ir基光敏剂,而且在多种难以进行的光催化环加成反应中(thia-Paternò–Büchi光催化、光催化氮杂成环反应),实现了比以往性能较弱的光敏剂中有更高的活性。

本文要点:

(1)

反应优化。合成了10种Ir基光催化剂,保持两个C-N配体不变,调节另外一个N-N配体的结构,从而实现了光敏剂的激发光波长在455 nm~503 nm区间内调控,能带在2.69~2.82 eV区间内变化,三重态寿命在0.266~2.225 μs区间内变化。

(2)

随后考察了这些Ir光敏剂,在N苯基-马来酰亚胺(1a)、黄(原)酸盐(2a)的thia-Paternò–Büchi光催化反应情况,实现了产率达到93 %,对比的Ru(bpy)3Cl2、Ir(ppy)3没有反应活性。Ir[dF(CF3)ppy]2(dtbbpy)PF6催化的产率仅仅71 %。同样的,考察了N苯基-马来酰亚胺(1a)、N-苯基苯甲亚胺(4a)的光催化活性,优化的光催化剂实现了93 %的产率,显著改善了催化性能。

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参考文献

Jian He, Zhi-Qin Bai, Pan-Feng Yuan, Li-Zhu Wu, and Qiang Liu*, Highly Efficient Iridium-Based Photosensitizers for Thia-Paternò–Büchi Reaction and Aza-Photocyclization, ACS Catal. 2021, 11, 446–455

DOI: 10.1021/acscatal.0c05005

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c05005


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