曹荣、黄远标：MOFs负载金属卡宾催化研究取得进展

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金属N-杂环卡宾(M-NHC)配合物作为一类重要的金属有机化合物，在药物、材料和催化等领域有着广泛的应用。与传统的膦配体相比，具有σ-供电子特性的NHC配体使M-NHC配合物在催化过程中具有更高的活性和稳定性，因此该类配合物已被广泛用作各种化学反应的均相高效催化剂。然而，均相M-NHC催化剂往往会面临失活和催化剂回收困难等问题，极大地限制了其在催化领域的进一步应用。将均相M-NHC催化剂嫁接在多孔材料孔壁上实现多相化被认为是解决这些问题的一种有效手段。然而，早期尝试将M-NHC配合物共价接枝到传统无机或有机多孔材料如二氧化硅或无定形聚合物上，很大程度上受到载体孔隙率低、传质慢、活性低的限制。金属-有机框架（MOFs）材料作为一类具有精确结构、高比表面积、可调成分和孔结构的晶态多孔材料，是一类理想的催化材料。但是，传统的强碱拔氢方法以及使用不溶解的Ag2O方法与固相MOFs的结构稳定性不匹配，使得M-NHC固载在MOFs中用于催化的研究仍然很少，并且缺少通用、合理的制备策略。如何设计温和、普适的合成策略制备M-NHC@MOFs材料应用于非均相催化体系中，对于MOF基催化材料的发展具有重要的科学意义。

MOFs

        近日，中科院福建物质结构研究所曹荣研究员和黄远标研究员在前期多孔咪唑嗡盐框架系统性研究基础上，在介孔咪唑嗡盐功能化的MOF中，利用可溶性银源AgOC(CF3)3作为前驱体代替传统的Ag2O，设计了一种新的温和策略来制备M-NHC@MOFs催化材料，避免了强碱可能会破坏MOFs结构的问题。AgOC(CF3)3在常见的非质子溶剂如CH2Cl2中具有良好的溶解性，并且容易与咪唑基团反应形成Ag-NHC络合物，之后通过转金属化反应就可以制备目标M-NHC@MOFs催化材料。通过该策略制备的Pd-NHC-MIL-101和Ir-NHC-MIL-101具有优异的催化性能和结构稳定性，在催化Suzuki-Miyaura偶联反应以及氢转移反应中，TOF分别达330 h-1和327 h-1，远超同体系下已报道的其它非均相材料，催化活性可以媲美均相M-NHC分子催化剂，同时还具有良好的结构稳定性和循环稳定性。该工作发展的制备策略具有一定的普适性，为设计其它含有M-NHC活性位点的多孔催化材料提供了思路。
        这一成果近期发表在National Science Review上，文章第一作者为国科大何畅博士，通讯作者为中科院福建物质结构研究所曹荣研究员和黄远标。
        论文信息：标题：Metal-Organic Frameworks Bonded with Metal N-Heterocyclic Carbenes for Efficient Catalysis.
       Natl. Sci. Rev.2021, nwab157,链接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwab157.


      文章来源：福建物构所
      曹荣，男，1966年8月生于福建长汀。现为中国科学院福建物质结构研究所所长、研究员、博士生导师、学术委员会副主任、学位评定委员会副主任；结构化学国家重点实验室学术委员会委员；《中国化学》、《无机化学学报》、《结构化学》编委，1986年毕业于中国科学技术大学近代化学系，1989年获中国科学院福建物质结构研究所硕士学位，1993年获中国科学院福建物质结构研究所博士学位后分配在物构所工作，1994年7月晋升为副研究员，1998年2月晋升为研究员、11月获博士生导师资格，曾在香港理工大学应用生物及化学科技系做博士后、日本名古屋大学物质科学国际研究中心做日本学术振兴会（JSPS）特别研究员。2002入选中国科学院福建物质结构研究所“百人计划”，2003年获国家杰出青年基金，2004年获政府特殊津贴，2006年入选“新世纪百千万人才工程”国家级人选。曾获中国青年科技奖（2006年）、中国化学会青年化学奖（1998年）、福建省青年科技奖（1998年）、运盛（福建）青年科技奖（2003年），作为主要完成者获国家自然科学奖二等奖一次（2002年，排名第三），中国科学院自然科学奖一等奖一次（2001年，排名第三）、二等奖一次（2000年，排名第二），发表SCI论文170多篇，论文被他人引用超过1600次。主要研究领域为无机-有机杂化材料及超分子化学、纳米分子材料、有机-无机复合膜及介孔材料等。承担了国家973计划、国家杰出青年基金、中科院“百人计划”、国家自然科学基金重大项目、重点项目、面上项目、青年项目、省自然科学基金重点项目、中国科学院重要方向性项目等多项研究课题。
       黄远标，博士，中国科学院福建物质结构研究所研究员。2009年博士毕业于复旦大学。同年加入中科院福建物构所，任助理研究员；2011年12月被评为副研究员，2014年-2015年在日本产业技术综合研究所开展JSPS 研究，2017年被评为研究员。现为中科院福建物构所硕士生导师，中科院“青年创新促进会”入选者，中科院海西研究院“春苗”人才获得者。主持三项国家自然科学基金，重点参与一项973计划。目前主要从事多孔催化材料的研究，在国际专业期刊J. Am, Chem. Soc; Chem. Sci.; Chem. Soc. Rev.; J. Catal.、 JMCA、等发表50余篇SCI论文（其中第一或通讯作者论文22篇），被引用1100余次，H因子为21。