[Co3]-Cluster Based Metal-Organic Framework Enables "Two Birds with One Stone" in Efficient Transformation of CO2 to Oxazolidinones

Zhuohao Jiao Xinyuan Zhao Jian Zhao Yao Xie Shengli Hou Bin Zhao

Citation:  Zhuohao Jiao, Xinyuan Zhao, Jian Zhao, Yao Xie, Shengli Hou, Bin Zhao. [Co3]-Cluster Based Metal-Organic Framework Enables "Two Birds with One Stone" in Efficient Transformation of CO2 to Oxazolidinones[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2023, 39(11): 230101. doi: 10.3866/PKU.WHXB202301018 shu

[Co3]簇基金属有机框架材料实现“一石二鸟”高效催化CO2转化为噁唑烷酮

    通讯作者: 侯胜利, housl@nankai.edu.cn
    赵斌, zhaobin@nankai.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金 92161202

    国家自然科学基金 22121005

    国家自然科学基金 21971125

    国家自然科学基金 22101138

    国家自然科学基金 21625103

    中国博士后科学基金 2020T130319

    高等学校学科创新引智计划 B12015

摘要: 噁唑烷酮是药物化学中重要的中间体,可以通过炔丙基胺类或氮杂环类化合物与CO2的环化获得。合成一种可以同时催化这两种反应的催化剂是一件有很强吸引力,但极具挑战性的工作。本文合成了一例独特的三维(3D) [CO3]簇金属-有机框架(MOF) {(CH3NH2CH3)2[CO3(BCP)2]∙6H2O∙4DMF}n (1)并进行了表征,1表现出良好的溶剂稳定性和热稳定性。催化实验结果表明,1可以高效催化氮杂环或炔丙基胺类化合物与CO2反应来制备噁唑烷酮,并且催化剂对两种反应都具有广泛的底物普适性和良好的循环使用性。对照实验和核磁共振测试表明,1中路易斯酸和路易斯碱位点的共存是高效催化的原因。化合物1作为一种新型催化剂,成功实现了“一石二鸟”高效催化CO2转化为噁唑烷酮。

English

    1. [1]

      Wang, H.; Xin, Z.; Li, Z. Top. Curr. Chem. 2017, 375, 49. doi: 10.1007/s41061-017-0137-4

    2. [2]

      金惠东, 熊力堃, 张想, 连跃彬, 陈思, 陆永涛, 邓昭, 彭扬. 物理化学学报, 2021, 37, 2006017. doi: 10.3866/PKU.WHXB202006017Jin, H. D.; Xiong, L. K.; Zhang, X.; Lian, Y. B.; Chen, S.; Lu, Y. T.; Deng, Z.; Peng, Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2021, 37, 2006017. doi: 10.3866/PKU.WHXB202006017

    3. [3]

      Liu, X.; Zhang, S.; Song, Q. W.; Liu, X. F.; Ma, R.; He, L. N. Green Chem. 2016, 18, 2871. doi: 10.1039/C5GC02761F

    4. [4]

      Jiang, X. L.; Jiao, Y. E.; Hou, S. L.; Geng, L. C.; Wang, H. Z.; Zhao, B. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 20417. doi: 10.1002/anie.202106773

    5. [5]

      王艳秋, 钟子欣, 刘唐康, 刘国亮, 洪昕林. 物理化学学报, 2021, 37, 2007089. doi: 10.3866/PKU.WHXB202007089Wang, Y. Q.; Zhong, Z. X.; Liu, T. K.; Liu, G. L.; Hong, X. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2021, 37, 2007089. doi: 10.3866/PKU.WHXB202007089

    6. [6]

      Yu, F.; Jing, X.; Wang, Y.; Sun, M.; Duan, C. Y. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 23729. doi: 10.1002/anie.202108396

    7. [7]

      Zhao, M.; Huang, S.; Fu, Q.; Li, W.; Guo, R.; Yao, Q.; Wang, F.; Cui, P.; Tung, C. H.; Sun, D. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 20031. doi: 10.1002/anie.202007122

    8. [8]

      Yang, W.; Wang, H. J.; Liu, R. R.; Wang, J. W.; Zhang, C.; Li, C.; Zhong, D. C.; Lu, T. B. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 409. doi: 10.1002/anie.202011068

    9. [9]

      An, B.; Meng, Y.; Li, Z.; Hong, Y.; Wang, T.; Wang, S.; Lin, J.; Wang, C.; Wan, S.; Wang, Y.; et al. J. Catal. 2019, 373, 37. doi: 10.1016/j.jcat.2019.03.008

    10. [10]

      Fang, Z. B.; Liu, T. T.; Liu, J.; Jin, S.; Wu, X. P.; Gong, X. Q.; Wang, K.; Yin, Q.; Liu, T. F.; Cao, R.; et al. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 12515. doi: 10.1021/jacs.0c05530

    11. [11]

      Jiao, L.; Zhu, J.; Zhang, Y.; Yang, W.; Zhou, S.; Li, A.; Xie, C.; Zheng, X.; Zhou, W.; Yu, S. H.; et al. J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 19417. doi: 10.1021/jacs.1c08050

    12. [12]

      Foti, C.; Piperno, A.; Scala, A.; Giuffre, O. Molecules 2021, 26, 4280. doi: 10.3390/molecules26144280

    13. [13]

      Aurelio, L.; Brownlee, R. T. C.; Hughes, A. B. Chem. Rev. 2004, 104, 5823. doi: 10.1021/cr030024z

    14. [14]

      Zadsirjan, V.; Heravi, M. M. Curr. Org. Synth. 2018, 15, 3. doi: 10.2174/1570179414666170601115831

    15. [15]

      Arshadi, S.; Banaei, A.; Ebrahimiasl, S.; Monfared, A.; Vessally, E. RSC Adv. 2019, 9, 19465. doi: 10.1039/C9RA00551J

    16. [16]

      Jiang, H. F.; Ye, J. W.; Qi, C. R.; Huang, L. B. Tetrahedron Lett. 2010, 51, 928. doi: 10.1016/j.tetlet.2009.12.031

    17. [17]

      Phung C; Pinhas A. R. Tetrahedron Lett. 2010, 51, 4552. doi: 10.1016/j.tetlet.2010.06.110

    18. [18]

      Brunel, P.; Monot, J.; Kefalidis, C. E.; Maron, L.; Martin-Vaca, B.; Bourissou, D. ACS Catal. 2017, 7, 2652. doi: 10.1021/acscatal.7b00209

    19. [19]

      Liu, J.; Chen, L.; Cui, H.; Zhang, J.; Zhang, L.; Su, S. Y. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 6011. doi: 10.1039/C4CS00094C

    20. [20]

      Li, F. L.; Shao, Q.; Huang, X.; Lang, J. P. Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 1888. doi: 10.1002/anie.201711376

    21. [21]

      Zhang, Y.; Dong, L. Z.; Li, S.; Huang, X.; Chang, J. N.; Wang, J. H.; Zhou, J.; Li, S. L.; Lan, Y. Q. Nat. Commun. 2021, 12, 6390. doi: 10.1038/s41467-021-26724-8

    22. [22]

      Shao, P.; Zhou, W.; Hong, Q. L.; Yi, L.; Zheng, L.; Wang, W.; Zhang, H. X.; Zhang, H.; Zhang, J. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 16687. doi: 10.1002/anie.202106004

    23. [23]

      Ding, M.; Flaig, R. W.; Jiang, H. L.; Yaghi, O. M. Chem. Soc. Rev. 2019, 48, 2783. doi: 10.1039/C8CS00829A

    24. [24]

      Sun, L. B.; Liu, X. Q.; Zhou, H. C. Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 5092. doi: 10.1039/C5CS00090D

    25. [25]

      Dissegna, S.; Epp, K.; Heinz, W. R.; Kieslich, G.; Fischer, R. A. Adv. Mater. 2018, 30, 1870280. doi: 10.1002/adma.201870280

    26. [26]

      Islamoglu, T.; Goswami, S.; Li, S.; Howarth, A. J.; Farha, O. K.; Hupp, J. T. Acc. Chem. Res. 2017, 50, 805. doi: 10.1021/acs.accounts.6b00577

    27. [27]

      Lü, C. X.; Zhan, G. P.; Chen, K.; Liu, Z. K.; Wu, C. D. Appl. Catal. B 2020, 279, 119350. doi: 10.1016/j.apcatb.2020.119350

    28. [28]

      Yang, Q.; Liu, W.; Wang, B.; Zhang, W.; Zeng, X.; Zhang, C.; Qin, Y.; Sun, X.; Wu, T.; Liu, J.; et al. Nat. Commun. 2017, 8, 14429. doi: 10.1038/ncomms14429

    29. [29]

      Yu, F.; Jing, X.; Wang, Y.; Sun, M.; Duan, C. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 24849. doi: 10.1002/anie.202108892

    30. [30]

      Shi, Y.; Zhao, J.; Xu, H.; Hou, S. L.; Zhao, B. Sci. China Chem. 2021, 64, 1316. doi: 10.1007/s11426-021-1006-9

    31. [31]

      Zhang, G. Y.; Yang, H. M.; Fei, H. H. ACS Catal. 2018, 8, 2519. doi: 10.1021/acscatal.7b04189

    32. [32]

      Wang, H. H.; Hou, L.; Li, Y. Z.; Jiang, C. Y.; Wang, Y. Y.; Zhu, Z. ACS Appl. Mater. Interface 2017, 9, 17969. doi: 10.1021/acsami.7b03835

    33. [33]

      Zha, Q.; Yuan, F.; Qin, G.; Ni, Y. Inorg. Chem. 2020, 59, 1295. doi: 10.1021/acs.inorgchem.9b03011

    34. [34]

      Chen, H.; Shen, K.; Mao, W.; Chen, J.; Li, Y. ACS Catal. 2018, 8, 1417. doi: 10.1021/acscatal.7b03270

    35. [35]

      Hao, L.; Xia, Q.; Zhang, Q.; Masa, J.; Sun, Z. Chin. J. Catal. 2021, 42, 1903. doi: 10.1016/S1872-2067(21)63841-X

    36. [36]

      Zhou, Z. H.; Chen, K. H.; He, L. N. Chin. J. Chem. 2019, 37, 1223. doi: 10.1002/cjoc.201900346

    37. [37]

      Carrasco, S.; Sanz-Marco, A.; Martin-Matute, B. Organometallics 2019, 38, 3429. doi: 10.1021/acs.organomet.9b00273

    38. [38]

      Dolomanov, O. V.; Bourhis, L. J.; Gildea, R. J.; Howard J. A. K.; Pushmann, H. J. Appl. Crystallogr. 2009, 42, 339. doi: 10.1107/S0021889808042726

    39. [39]

      Sheldrick, G. M. Acta Crystallogr. Sect. A: Fundam. Crystallogr. 2008, 64, 112. doi: 10.1107/S0108767307043930

    40. [40]

      Hou, S. L.; Dong, J.; Jiang, X. L.; Jiao, Z. H.; Zhao, B. Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 577. doi: 10.1002/anie.201811506

    41. [41]

      Xiao, Y.; Qi, Y.; Wang, X.; Wang, X.; Zhang, F.; Li, C. Adv. Mater. 2018, 30, e1803401. doi: 10.1002/adma.201803401

    42. [42]

      Zhu, Z. H.; Liang, Z. L.; Hou, S. L.; Xie, Y.; Ma, Y.; Zhang, Y.; Zhao, B. J. Energy Chem. 2021, 63, 328. doi: 10.1016/j.jechem.2021.09.009

    43. [43]

      Ye, G.; Luo, P.; Zhao, Y.; Qiu, G.; Hu, Y.; Preis, S.; Wei, C. Chemosphere 2020, 253, 126767. doi: 10.1016/j.chemosphere.2020.126767

    44. [44]

      Hu, X.; Hu, H.; Li, C.; Li, T.; Lou, X.; Chen, Q.; Hu, B. J. Solid State Chem. 2016, 242, 71. doi: 10.1016/j.jssc.2016.07.021

    45. [45]

      Wang, X.; Gao, W. Y.; Niu, Z.; Wojtas, L.; Perman, J. A.; Chen, Y. S.; Li, Z.; Aguila, B.; Ma, S. Q. Chem. Commun. 2018, 54, 1170. doi: 10.1039/C7CC08844B

    46. [46]

      Cao, C. S.; Xia, S. M.; Song, Z. J.; Xu, H.; Shi, Y.; He, L. N. Cheng, P; Zhao, B. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 8586. doi: 10.1002/anie.201914596

    47. [47]

      Du, Y.; Wu, Y.; Liu, A. H.; He, L. N. J. Org. Chem. 2008, 73, 4709. doi: 10.1021/jo800269v

    48. [48]

      Wang, M. Y.; Song, Q. W.; Ma, R.; Xie, J. N.; He, L. N. Green Chem. 2016, 18, 282. doi: 10.1039/C5GC02311D

    49. [49]

      Zhou, Z. H.; Xia, S. M.; Huang, S. Y.; Huang, Y. Z.; Chen, K. H.; He, L. N. J. CO2 Util. 2019, 34, 404. doi: 10.1016/j.jcou.2019.07.027

    50. [50]

      Gu, A. L.; Wang, W. T.; Cheng, X. Y.; Hu, T. D.; Wu, Z. L. Inorg. Chem. 2021, 60, 13425. doi: 10.1021/acs.inorgchem.1c0177

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  5
  • 文章访问数:  3347
  • HTML全文浏览量:  80
文章相关
  • 发布日期:  2023-11-15
  • 收稿日期:  2023-01-11
  • 接受日期:  2023-02-21
  • 修回日期:  2023-02-19
  • 网络出版日期:  2023-03-06
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章