Новости

Jul 21, 2023

Видимый

Scientific Reports Volume 5, Номер статьи: 12005 (2015) Цитировать эту статью 5369 Доступов 27 Цитирования Подробности метрики N-арилимидазолы играют важную роль в качестве структурных и функциональных единиц в

Научные отчеты, том 5, Номер статьи: 12005 (2015) Цитировать эту статью

5369 Доступов

27 цитат

Подробности о метриках

N-арилимидазолы играют важную роль в качестве структурных и функциональных единиц во многих природных продуктах и ​​биологически активных соединениях. Здесь мы сообщаем о фотокаталитическом пути реакций кросс-сочетания CN на катализаторе Cu/графен, который может эффективно катализировать N-арилирование имидазола и фенилборной кислоты и достигать частоты оборота 25,4 ч-1 при 25 oC и облучении видимый свет. Повышенная каталитическая активность Cu/графена под воздействием светового облучения является результатом локализованного поверхностного плазмонного резонанса наночастиц меди. Фотокатализатор Cu/графен имеет общее применение для фотокаталитического кросс-сочетания CN, CO и CS арилбороновых кислот с имидазолами, фенолами и тиофенолами. Это исследование предлагает зеленый фотокаталитический путь производства N-арилимидазолов.

Кросс-сочетание CN было признано одним из наиболее важных преобразований в органической химии, поскольку его можно удобно использовать для синтеза широкого спектра органических веществ, включая многие натуральные продукты и фармацевтические препараты. N-арилимидазолы играют важную роль в качестве структурных и функциональных единиц во многих природных продуктах и ​​биологически активных соединениях1,2,3,4,5. В качестве эффективного метода получения N-арилимидазолов образование связи CN, опосредованное медью, путем кросс-сочетания арилбороновых кислот и имидазолов с использованием стехиометрического Cu(OAc)2 и пиридина, стало важной синтетической стратегией со времени первых отчетов Чана и Лама. группы6,7,8. Позже Коллман и его коллеги сообщили, что комплексы Cu(II) с бидентатными лигандами, хелатирующими азот, могут катализировать связывание имидазолов без добавления какого-либо основания при комнатной температуре9. Недавно было также обнаружено, что простые соли меди способствуют связыванию арилбороновых кислот с имидазолами в протонных растворителях10. Хотя эти гомогенные процессы с использованием растворимых комплексов меди в качестве катализаторов демонстрируют высокую каталитическую эффективность, сложность отделения катализаторов от реакционных смесей по-прежнему остается серьезной проблемой. По сравнению с гомогенными процессами, способы использования перерабатываемых гетерогенных катализаторов будут эффективными и экологически чистыми11,12. Например, Кантам и др. обнаружили, что N-арилирование имидазолов и арилбороновых кислот осуществляется с помощью медьзамещенного фторапатита в метаноле12. Однако активность гетерогенных катализаторов еще предстоит улучшить.

Эффект локализованного поверхностного плазмонного резонанса (LSPR) представляет собой коллективные колебания электронов проводимости в металлических наночастицах, которые резонируют с электромагнитным полем падающего света в видимом диапазоне света13,14,15. Электроны проводимости наночастиц золота (Au), серебра (Ag) и меди (Cu) могут получать энергию видимого света за счет эффекта LSPR, создавая энергичные «горячие» электроны, которые облегчают процесс реакции и улучшают выход химического синтеза. в мягких условиях16. Исследования световых реакций, катализируемых плазмонными наночастицами металлов, легли в основу новой и быстро расширяющейся области зеленого фотокатализа17,18,19,20,21. Группа Линика обнаружила, что плазмонные наноструктуры серебра могут одновременно использовать видимый свет низкой интенсивности и тепловую энергию для запуска реакций каталитического окисления, таких как эпоксидирование этилена, окисление CO и окисление NH3 при более низких температурах19. Сарина и др. сообщили, что наночастицы сплава Au-Pd могут сильно поглощать свет из-за эффекта LSPR Au и эффективно усиливать конверсию некоторых реакций, таких как перекрестное взаимодействие Сузуки-Мияуры20. Хуанг и др. считали, что активации кислорода на наночастицах Au и Ag может способствовать LSPR в реакциях окисления, поскольку эффективная инжекция возбужденных энергичных электронов в молекулы кислорода с образованием сильно адсорбированных анионов молекул кислорода21. Ранее мы обнаружили, что наночастицы меди, нанесенные на графен, могут контролируемо катализировать реакции сочетания нитроароматических соединений с соответствующими азокси- или азосоединениями под действием видимого света22. Здесь мы сообщаем, что катализатор Cu/графен проявляет превосходную фотокаталитическую активность для N-арилирования имидазолов и арилбороновых кислот при комнатной температуре под воздействием видимого света.