近日，華南師范大學化學學院蘭亞乾和劉江團隊在國際材料學頂級期刊《Advanced Materials》上發表題為“Predesign of Covalent-Organic Frameworks for Efficient Photocatalytic Dehydrogenative Cross-Coupling Reaction”的研究論文（Advanced Materials, 2024, DOI: 10.1002/adma.202413638）。文中介紹了COFs的高效異相光催化脫氫交叉偶聯反應合成4-喹唑啉酮類分子的重要研究進展。我校是該論文的第一完成單位，第一作者為化學學院博士生陳宇。蘭亞乾教授、劉江教授和林焦敏副教授為論文共同通訊作者，該研究受到了國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金等項目的支持。

喹唑啉酮類化合物是一類具有良好生理藥理活性的藥物分子，在醫藥和農藥領域有著廣泛的應用。這些化合物一般通過脫氫交叉偶聯反應、烯烴雙官能化反應、氧化開環反應和環加成反應得到。特別是脫氫交叉偶聯反應，作為構建C-C、C-N和C-O鍵的重要方法，可以在相對溫和的條件下合成復雜的多環結構。因此，環胺與2-氨基苯甲醛（醇）分子間和分子內脫氫交叉偶聯合成4-喹唑啉酮受到廣泛關注。但該方法存在反應條件復雜、能耗高（溫度高、反應時間長）、產物收率低等缺點。此外，普遍使用的均相催化劑（銅鹽或小有機分子）使得回收很難。在這種情況下，開發有效的多相催化劑，在更溫和、能耗更低、時間更短的反應條件下，通過脫氫交叉偶聯反應實現高選擇性、高轉化率的4-喹唑啉酮的合成（如，光催化），就顯得尤為重要和必要。

基于此，團隊有針對性地開發了兩種光敏且穩定的COF，作為多相串聯催化劑，在短時間內以溫和節能的方式完成1,2,3,4-四氫異喹啉和2-氨基苯甲醛的脫氫交叉偶聯反應，從而實現4-喹唑啉酮類藥物分子的高效光合成。特別是表現最好的TAPP-Cu-An，具有優異的光生電荷分離、傳輸性能和高效的An-Cu共催化作用，能夠實現在6 h內高轉化率（>99%）、高選擇性（>99%）合成4-喹唑啉酮類化合物，易于實現克級反應。此外，通過單/組合COF催化劑誘導的一步/逐步光轉化實驗結合理論計算，證實了相應的催化反應過程和機理。本研究首次證實了COF催化劑在4-喹唑啉酮合成中的重要應用，其中預先設計的活性組分的協同串聯催化策略可以進一步用于涉及不同催化過程的更重要的有機合成反應。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202413638

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