JACS综述:Ce催化有机转化
纳米技术 纳米 2021-04-28

在传统的有机化学方法学中,由于较高的还原电极电势,Ce(IV)能够作为化学计量比的氧化剂。最近人们发现通过Ce(IV/III)催化循环能够进行有机化学催化反应,比如通过在Ce的配位球上引入配体,以及通过Ce(IV)/Ce(III)的光响应能力。Ce的储量较高,甚至可比拟第一过渡金属族中的Cu、Ni、Zn。因此Ce是具有广泛前景的温和条件有机反应催化剂分子。有鉴于此,大阪大学Hayato Tsurugi、Kazushi Mashima等综述报道了Ce(OAc)4介导氧化转化反应方法学,特别对Ce(IV)-OAc键均裂效应在多种构建C-C键的反应进行总结。此外,作者对Ce(IV)-配体共价键热驱动/光驱动均裂过程的相关反应进行总结,对近期包含Ce(IV/III)过程的Ce基催化反应发展进行总结。

本文要点:

(1)

作者对含有Ce(IV)-X (X=羧酸基、芳氧基、烷氧基、β-二酮酸、卤基)的均裂生成有机自由基相关反应进行总结,这种Ce(IV)物种的反应在50年以前就被发现,但是近期人们通过可见光催化相关研究使得这种现象的重要性得以提升。

(2)

Ce(IV)-配体共价键的均裂在醇氧化反应、β-羰基化合物官能团化反应中非常重要。此外,通过Ce(IV)-O键的可见光响应能力,能够驱动C-C/C-O/C-N键的生成。含有合适配体修饰的Ce(III)分子能够作为分子光敏剂,用于芳基卤化物的还原,其中Ce(III)物种的重新生成是通过Ce(IV)-卤化学键均裂实现。

(3)

多种多样的Ce催化为设计能够用于光/热催化的Ce基催化剂提供参考和指引,这种金属-配体共价键均裂策略为其他过渡金属,比如Fe、Cu基类似光催化剂的发展提供经验和参考,有助于进一步发展非贵金属光催化剂。

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参考文献

Hayato Tsurugi* and Kazushi Mashima*, Renaissance of Homogeneous Cerium Catalysts with Unique     Ce(IV/III) Couple: Redox-Mediated Organic Transformations Involving Homolysis of Ce(IV)–Ligand Covalent Bonds, J. Am. Chem. Soc. 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c02889

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c02889


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