二茂铁修饰镍基金属有机框架：一种高效异相催化剂用于脱氨驱动的C-O交叉偶联反应

本研究针对脱氨辅助C-O交叉偶联反应在有机合成中的挑战，开发了一种新型二茂铁功能化双金属MOF（Ni-Fc-BDC）异相催化剂。该催化剂在邻苯二胺与苄醇的C-O键形成中表现出高效活性、广谱底物兼容性和优异可重复使用性，为绿色催化提供了新策略。

　　

在有机合成领域，C-O键的高效构建一直是药物和精细化学品开发的核心挑战。传统方法依赖贵金属催化剂、光敏剂或苛刻反应条件，存在成本高、环境负担重等问题。尤其脱氨辅助的Csp²
-O交叉偶联反应，因缺乏高效稳定的催化剂而进展缓慢。

为解决这一难题，印度理工学院的研究团队创新性地将二茂铁（Fc）引入镍基金属有机框架（MOF），开发出Ni-Fc-BDC催化剂。该研究发表于《Journal of Organometallic Chemistry》，通过超声化学合成法构建具有薄片状结构的双金属MOF，利用X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）证实其结构稳定性。关键实验技术包括：竞争实验验证底物选择性、动力学同位素效应（KIE）研究反应机理、热重分析（TGA）评估材料稳定性，以及气相色谱-质谱（GC-MS）监测反应进程。

催化剂开发与表征
通过超声辅助法将二茂铁单羧酸整合至Ni-BDC框架，形成具有高比表面积的薄片结构。XPS显示镍的2p_3/2
轨道结合能位移证实电子转移效应，TGA证明材料在300°C以下保持稳定。

反应优化
以邻苯二胺（1a）和苄醇（2a）为模型底物，确定最佳条件：甲苯溶剂、120°C、5 mol%催化剂用量，反应24小时产率达92%。对照实验显示无催化剂时产率仅5%，凸显MOF的关键作用。

底物拓展
测试含供电子（-OCH₃
）、吸电子（-NO₂
）及位阻基团的20种苄醇衍生物，产率均达75-94%。值得注意的是，萘甲醇（空间位阻大）仍获得83%产率，展现优异立体适应性。

竞争实验
对位甲氧基苄醇比对位氟苄醇反应速率快3.2倍，表明富电子底物更易活化。苄醇与萘甲醇竞争反应中，前者选择性高出40%，揭示电子密度对反应活性的主导影响。

反应机理
提出"脱氨-氧化-偶联"三步路径：1）邻苯二胺脱氨形成亚胺中间体；2）Ni²⁺
/Fc协同促进苄醇氧化为醛；3）亚胺与醛缩合后还原得最终产物。关键证据来自氘代实验显示C-H键断裂为决速步（KIE=3.8）。

该研究突破性地将MOF的结构可调性与二茂铁的氧化还原特性结合，创造出可重复使用5次仍保持90%活性的异相催化剂。相比传统均相体系，该方法避免配体添加、减少金属浸出，为绿色合成苯醚类化合物提供新范式。特别值得注意的是，催化剂对生物活性分子（如5-羟甲基糠醛）的兼容性，显示出在药物合成中的应用潜力。作者Akta Soni等强调，这种"金属-配体协同活化"策略可拓展至其他碳-杂原子键形成反应，为MOF催化设计开辟了新方向。