自從Gunther Wilke在1960年首次報道Ni(COD)2（COD = 1,5-環(huán)辛二烯）的合成以來，鎳(0)催化劑在催化科學、合成化學和工業(yè)生產中得到了持續(xù)的應用。然而，傳統(tǒng)鎳（0）預催化劑的不穩(wěn)定性限制了該領域的進一步發(fā)展。因此，開發(fā)一種在空氣中穩(wěn)定且具有良好催化活性的Ni(0)催化劑受到了化學家們的廣泛關注。
近日，化學化工學院綠色催化與合成團隊薛東教授團隊基于前期的研究基礎，成功合成并表征了一種新型雙功能、空氣穩(wěn)定且對光敏感的鎳(0)絡合物 Ni(0)(DQ)dtbbpy（dtbbpy = 4,4’-二叔丁基-2,2’-聯(lián)吡啶，Ni-1）。該鎳(0)絡合物在空氣中可穩(wěn)定儲存數(shù)日，具有較高穩(wěn)定性（圖 1A）。該鎳(0)絡合物Ni(0)(DQ)dtbbpy展現(xiàn)出了獨特的光敏性，在紅光（620-630 nm）照射下，可以催化芳基溴化物與醇和胺的醚化和胺化反應（圖 1B）。Ni(0)(DQ)dtbbpy起著作為光催化劑和活性金屬催化劑的雙重作用。與傳統(tǒng)的短波長光(如紫光、藍光)參與反應相比，該前催化劑能在紅光(更低能量和更高穿透度)照射下展示出高的催化活性，從而能抑制各種副反應產生并使反應表現(xiàn)出廣泛的底物普適性，這突顯了Ni(0)(DQ)dtbbpy作為雙功能、紅光敏感催化劑在合成化學中的應用潛力。在探索紅光激發(fā)下Ni(0)(DQ)dtbbpy催化機制方面，通過DFT計算闡明，揭示了紅光吸收的分子機制（圖 1C, 1D）。基于機理研究實驗和文獻報道，提出了可能存在的兩種鎳催化循環(huán)過程（圖 1E, 1F）。該工作為空氣穩(wěn)定鎳（0）催化劑的發(fā)展提供了新的研究思路，也為紅光催化在有機合成中的應用提供了參考。研究團隊正進一步優(yōu)化催化劑結構，探索該光敏性鎳（0）前催化劑在合成化學中的進一步應用。
空氣穩(wěn)定的紅光敏感鎳(0)前催化劑的合成、表征及其催化活性
相關研究結果以Synthesis, Characterization, and Catalytic Activity of Ni(0) (DQ)dtbbpy, an Air-Stable, Bifunctional Red-Light-Sensitive Precatalyst為題（Ni(0)(DQ)dtbbpy 的合成、表征及催化活性：一種空氣穩(wěn)定、雙功能紅光敏感前催化劑）發(fā)表在Journal of the American Chemical Society（美國化學會志）上，《JACS》由美國化學會創(chuàng)辦，是業(yè)內公認的化學類權威期刊之一。文章第一作者為李京晟博士，通訊作者為薛東教授。該研究工作得到國家自然科學基金、中央高校基金、中國博士后基金、陜西省創(chuàng)新團隊、陜西省青年基金和博士后基金等項目的支持。