Science：MOF衍生Co纳米催化剂，含氮化合物合成大显身手！

辛苦了！！！...



负载型纳米催化剂由于耐受性强，可回收性高，在药物中间体等有机合成中具有重要应用前景。不断开发新型催化剂，以适应各种有机合成反应，是负载型纳米多相催化剂重要研究方向。

有鉴于此，MatthiasBeller等人报道了一种MOF衍生的石墨烯包裹Co纳米催化剂，可应用一系列还原胺化反应，高选择性制备至少上百种含氮化合物。



图1. Co纳米催化剂的制备流程

Co纳米催化剂的制备主要分为以下步骤：

1）在DMF溶液中原位制备含钴的MOF材料；

2）将MOF负载在活性炭上；

3）800℃惰性气体条件下热裂解。

由此得到活性炭负载的Co纳米颗粒，表征发现，Co纳米颗粒尺寸为5-30 nm不等，且大部分以Co@石墨化壳层或者Co@Co3O4形式存在。



图2. Co纳米催化剂的表征

对比研究表明：

1）金属的类型对催化活性影响巨大：除了Co之外，以Fe、Mn、Cu、Ni为金属制备的相关纳米颗粒均不具有还原胺化活性或者活性偏低。

2）热裂解温度影响较大：400℃裂解得到的Co纳米催化剂活性明显不如800-1000℃裂解得到的Co纳米催化剂。

然后呢，研究人员将这种活性炭负载的Co纳米颗粒用于药物相关中间体的加氢还原胺化合成反应中，做了一百多个反应，包括【醛、酮】与氨、【氨基、硝基&H2】反应，实现了高选择性合成伯、仲、叔胺和N-甲基胺。

就这工作量，也够发一篇Science了。不过如果一定要有一个亮点的话，我认为是：开发了一种具有普适性的高选择性制备含氮有机化合物的催化剂及催化工艺。



图3. Co纳米催化剂催化醛类还原胺化制备一级胺化合物



图4. Co纳米催化剂催化酮类还原胺化一级胺化合物



图5. Co纳米催化剂催化制备二级和三级胺化合物



图6. Co纳米催化剂催化制备N-甲基胺化合物

不过，这种MOF模板制备方法有点糟蹋原材料，最终成本不一定比贵金属催化剂便宜。另外，虽然已经做到了克级，但是要规模化应用，至少需要做到公斤级，任重道远！

RajenahallyV. Jagadeesh, Kathiravan Murugesan, Matthias Beller et al. MOF-derived cobaltnanoparticles catalyze a general synthesis of amines. Science 2017.

DOI:10.1126/science.aan6245

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