Illustrationen av anjonbytesstrategi för top-down exfoliering av bulkkupratmaterial [Cu4 (OH)6 ][O3 S(CH2 )4 SO3 ] till atomärt tunna 2D-CuSSs och Atomic modell av 2D-CuSSs. Kredit:Science China Press
Denna studie leds av Dr. Lu Jiong från National University of Singapore (NUS), i samarbete med Dr. Koh Ming Joo (NUS), Dr. Chun Zhang (NUS) och Dr. Honghan Fei från (Tongji University). Detta team har utarbetat en ligandutbytesstrategi för att exfoliera bulk-kupratkristaller till atomärt tunna 2D-kupratlager vars basplan innehåller periodiska arrayer av tillgängliga omättade Cu(II) enstaka platser (2D-CuSSs). På grund av sin unika struktur har dessa 2D-CuSSs visat sig katalysera effektiv Chan-Lam-koppling. Detta arbete publicerades i National Science Review förra månaden.
Kopparkatalyserad Chan-Lam-koppling är en viktig oxidativ kopplingsprocess som används flitigt i organisk syntes för framställning av farmaceutiskt viktiga arylkol-heteroatomföreningar. Jämfört med homogena katalysatorer för Chan-Lam-koppling, är heterogena katalysatorer mycket mindre utforskade även om de utan tvekan är mer attraktiva i den kemiska industrin på grund av deras lättare separation och återvinning. Även om ett antal heterogena Cu-katalysatorer har rapporterats för denna reaktion, är problem som låg stabilitet och/eller metallurlakning vanliga.
"2D-CuSS som syntetiseras här innehåller en hög täthet av tillgängliga koordinativt omättade enstaka Cu-ställen i 2D-kupratlager, vilket säkerställer att de fungerar som effektiva och robusta heterogena katalysatorkandidater för korskopplingsreaktioner", säger Lu Jiong.
(a) 2D-CuSSs för C-N-koppling. Reaktionsförhållanden för C-N- och C-O-koppling. (b) Den schematiska illustrationen av flödesreaktionen för 2D-CuSSs katalyserad C-N-koppling mellan p-tolylboronsyra och p-kloranilin. Kredit:Science China Press
Teamet testade en serie substituerade aniliner och boronsyror för att undersöka substratomfattningen av C-N-kopplingen katalyserad av 2D-CuSSs och visade tydliga fördelar med 2D-CuSSs jämfört med traditionella homogena motsvarigheter. Detta kan tillskrivas den stora öppna ytan av 2D-CuSSs med ett överflöd av underkoordinerade Cu-enkelplatser.
Närvaron av atomärt väldefinierade aktiva platser tillåter oss också att utforska struktur-prestanda-relationerna och att få insikter på molekylär nivå i reaktionsmekanismen som avslöjats av både operando-experimentella och teoretiska studier. Sammantaget understryker den robusta stabiliteten i både batch- och kontinuerliga flödesreaktioner, tillsammans med deras goda katalytiska prestanda vid framställning av komplexa amin- och eterföreningar den potentiella tillämpbarheten av 2D-CuSSs i finkemisk syntes. + Utforska vidare
