炔烴的半氫化是生產(chǎn)烯烴產(chǎn)品的有效方法，該反應的挑戰(zhàn)在于需要能量的活性氫物質的形成(例如通過H2活化)和有效抑制過度氫化生成烷烴副產(chǎn)物。在光照下，光催化可以通過光生載流子可持續(xù)地驅動需要能量的反應。具體來說，通過導帶電子還原質子，可以耦合轉移氫化，實現(xiàn)環(huán)境友好，甚至無廢物的半氫化反應。
基于此，中國科學院化學研究所宋文靜團隊描述了在環(huán)境條件下由負載在氮化碳支架(Ni/C3N4)上的鎳催化的可見光驅動的醇或水供體半氫化反應，表現(xiàn)出優(yōu)異的烯烴選擇性和廣泛的底物范圍。
催化劑設計利用了C3N4吸收可見光照射并調整Ni與氫化中間體的相互作用，這對于烯烴產(chǎn)物的優(yōu)異選擇性至關重要。烯烴產(chǎn)物中的氫原子來源于甲醇或水的羥基，通過光生電子的Ni催化質子還原得到活性表面氫物(H*)。
這種加氫途徑不僅避免了苛刻的反應條件，而且可以使用氘代醇或D2O輕松合成有價值的氘代烯烴，為設計良好的催化劑結構在炔烴的光驅動選擇性轉移氫化(氘化)和其他有機底物。
DFT計算表明，C3N4降低了烯烴(氫化中間體)對Ni的親和力，并且與過度氫化相比，該過程在動力學上更有利。重要的是，烯烴產(chǎn)物中的氫原子是通過光生電子在原位形成的金屬鎳介導的質子還原而衍生自羥基的。
在這種半氫化途徑的指導下，典型的氘代烯烴，包括有價值的醫(yī)藥中間體從容易獲得的CH3OD或D2O和未標記的炔底物中成功地合成了高氘摻入量。
Visible-Light-Driven Semihydrogenation of Alkynes via Proton Reduction over Carbon Nitride Supported Nickel. Applied Catalysis B: Environmental, 2021. DOI:10.1016/j.apcatb.2021.121004
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