金属有机超薄层材料（MOL）是一类衍生自金属有机框架材料（MOF）的新型二维功能材料。这一新型材料既保留MOF优点，又兼具特殊的单层构型、良好的分散性及易修饰等特性，在多方面的应用中表现出巨大潜力，引起了广泛的研究兴趣。芝加哥大学林文斌教授团队率先开展了金属有机超薄层材料的研究，并将其应用于癌症治疗、催化及生物传感等前沿领域。近年来，林教授团队先后发展了基于二维金属有机超薄层材料的单活性位点（Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 4962; Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 12102）和双活性中心（J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 15767; J. Am. Chem. Soc., 2020, 142, 1746）非均相催化剂。在这些研究的基础上，他们首先设计了具有Ru-光敏中心和Co-氢转移催化中心的双功能金属有机单层催化剂，并用于光诱导氮杂环的无受体脱氢反应。为了进一步拓展金属有机单层催化，他们制备了首例三催化中心的金属有机单层催化剂，其负载了Ru-光敏中心、Co-氢转移催化中心以及强Lewis酸性Hf-OTf中心，用以实现催化氮杂环的串联脱氢转化。
双功能Hf12-Ru-Co MOL由含有Ru-光敏剂的连接配体和含有Co-氢转移催化剂的Hf12-次级构筑单元组成。在蓝光作用下，Hf12-Ru-Co能够高效催化二氢吲哚和四氢喹啉的无受体脱氢反应，这一反应的唯一副产物为氢气。在此基础上，进一步设计并合成了三功能Hf12-Ru-Co-OTf MOL催化剂，该催化剂中同时存在Ru-光敏中心、Co-氢转移催化中心及Hf-OTf Lewis酸催化中心。Hf12-Ru-Co-OTf能够高效催化二氢吲哚和烯烃或醛的串联脱氢烷基化反应，以合成3-烷基吲哚和双吲哚甲烷衍生物。
图3. Hf12-Ru-Co-OTf的合成、表征及催化
结构表征、对照实验及机理研究结果表明：（1）三类协同催化中心能够分离地、有序地及均匀地分部在金属有机单层支撑材料上；（2）协同催化中心的分离能够有效抑制相互淬灭；以及（3）分离但非常接近的协同催化中心能够促进电子、自由基等物质在各中心间转移，从而显着提升协同、串联催化的效率。
该工作近期发表在Angewandte Chemie 上，芝加哥大学化学系的全杨健、蓝光旭和史文颉为文章的共同第一作者。
Metal–Organic Layers Hierarchically Integrate Three Synergistic Active Sites for Tandem Catalysis
Yangjian Quan, Guangxu Lan, Wenjie Shi, Ziwan Xu, Yingjie Fan, Eric You, Xiaomin Jiang, Cheng Wang, Wenbin Lin
Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202011519
林文斌，美国芝加哥大学化学系和辐射与细胞肿瘤系的James Franck讲座教授。林文斌教授在化学与生物化学及纳米医学方面有重要贡献，在包括Nat. Biomed. Eng., Nat. Chem., Nat. Catal., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed. 等世界顶级杂志上发表文章近378篇，文章被广泛引用（h-index >112）。1999-2009 年度文章引用世界前十位化学家。汤森路透集团2000-2010年全球顶尖一百化学家名人堂榜单第54名。林文斌团队研发的三个抗癌药物已在进行临床试验并取得良好的临床结果。
http://www.x-mol.com/university/faculty/1445
http://linlab.uchicago.edu/index.html
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