苏州大学郎建平&牛政等人JACS：受挫路易斯对引入MOFs实现N-杂环选择性加氢

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研究内容

氢化氮杂环化合物在制药、聚合物和农业化学工业中发挥着关键作用。最近关于氮杂环化合物的部分氢化的研究集中在昂贵和有毒的贵金属催化剂上。作为一类重要的主族催化剂，受阻路易斯对（FLPs）在催化加氢反应中得到了广泛的应用。原则上，FLPs和金属有机框架（MOFs）的结合有望有效提高FLPs的可回收性能；然而，有研究发现MOF-FLPs在N杂环化合物的氢化中显示出低反应性。

苏州大学郎建平、牛政和北德克萨斯大学马胜前提供了一种新型P/B型MOF-FLP催化剂，该催化剂是通过溶剂辅助连接体掺入方法实现的，促进催化加氢反应。在中压下使用氢气，所提出的P/B型MOF-FLP可以作为一种高效的多相催化剂，以高产率和优异的可回收性将喹啉和吲哚选择性氢化为四氢喹啉和吲哚类药物化合物。相关工作以“Introducing Frustrated Lewis Pairs to Metal-Organic Framework for Selective Hydrogenation of N‑Heterocycles”为题发表在国际著名期刊Journal of the American Chemical Society上。

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研究要点

要点1.作者设计了一种P/B型MOF-FLP来探索氮杂环分子的选择性氢化。MOF，NU-1000，[Zr6（μ3-O）4（μ3-OH）4（OH）4(H2O)4(TBAPy)2]被选择为具有[Zr6（μ3-O）4（μ3-OH）4（OH）4）H2O）4]8+形式的二次构建单元（SBU）的平台。

要点2.在NU-1000的31Å直径的中孔中，路易斯碱（2,4,6-Me3C6H2）2P（2-Me-4-COOHC6H3）可以通过称为溶剂辅助连接体掺入（SALI）的方法锚定以实现NU-1000-LB。在H2气氛和环境温度下，路易斯酸B（C6F5）3锚定到NU-1000-LB中，从而获得NU-1000-FLP-H2，从而暗示了催化喹啉和吲哚氢化为其相应的四氢喹啉和吲哚啉产物的能力。此外，P/B型MOF-FLP在上述催化反应中表现出良好的回收性能。

P/B型MOF-FLP随后被用于四氢喹啉和吲哚啉型药物分子的有效合成。

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研究图文

图1. 用于NH-杂环加氢反应的不同MOF-FLPs类型。

图2. NU-1000-FLP-H2的构建途径。

图3.（a）NU-1000-LB和NU-1000-FLP-H2的31P MAS NMR。（b）NU-1000、NU-1000-LB、NU-1000-FLP-H2的红外光谱。（c）NU-1000-FLP-H2的SEM。（d）NU-1000-FLP-H2的TEM和（e）超薄切片后的HAADF-STEM以及相应的元素图像。

图4. NU-1000-FLP-H2催化喹啉加氢反应。

图4.（a）氢化反应在（±）-angustureine合成中的应用。（b）生物活性产物的合成12。

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文献详情

Introducing Frustrated Lewis Pairs to Metal-Organic Framework for Selective Hydrogenation of N ‑ Heterocycles

Ze-Ming Xu, Zhuoyi Hu, Yali Huang, Shu-Jin Bao, Zheng Niu,* Jian-Ping Lang,* Abdullah M. Al-Enizi, Ayman Nafady, Shengqian Ma*

J. Am. Chem. Soc.

DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.3c04929