有机碱介导的CO2光还原与N-杂环脱氢耦合反应

《ChemSusChem》：Organic Bases-Mediated CO2 Photoreduction Coupled with N-Heterocycle Dehydrogenation

光催化二氧化碳还原为CO（选择性98%，TON=288）与1,2,3,4-四氢异喹啉（THIQ）氧化为3,4-二氢异喹啉（DHIQ，TON=273）的红氧化还原耦合系统通过DBU促进电子/质子转移实现高效协同，机理研究证实DBU作为电子转移介质的关键作用。

　　

摘要

将二氧化碳（CO₂）光催化还原为高附加值化学品是实现碳中和的关键途径。然而，传统的光催化系统通常依赖于不可持续的牺牲电子供体，并产生低价值的氧化副产物，从而限制了其经济可行性。在这项研究中，报道了一种双功能光催化体系，该体系基于含有芘基团的铁卟啉和有机光敏剂，并结合了1,8-二氮杂环[5.4.0]十一-7-烯（DBU），能够在可见光下实现积分氧化还原反应，解决了电荷分离问题。该体系能够以98%的选择性（转化次数TON = 288）同时将CO₂还原为CO，并将1,2,3,4-四氢异喹啉（THIQ）氧化半氢化为3,4-二氢异喹啉（DHIQ）（TON = 273），表明了氧化还原反应之间的优异耦合效率。通过光谱分析和密度泛函理论计算等机制研究，阐明了DBU在精心设计的氧化还原耦合反应中作为碱和电子转移介质的关键作用。这一策略为可持续光催化平台提供了一种有效的方法，并强调了利用多功能添加剂来优化催化性能和反应选择性的潜力。

图形摘要

总之，开发了一种由可见光驱动的氧化还原耦合系统。作为三功能促进剂，1,8-二氮杂环[5.4.0]十一-7-烯（DBU）通过促进电子/质子的释放来促进1,2,3,4-四氢异喹啉（THIQ）的氧化，并通过形成[DBUH]⁺[THIQ–CO₂]^-来促进CO₂的还原。这种双重促进效应确保了氧化还原平衡的转化，并能够制备高价值产品。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。