磁性水杨醛-三聚氰胺铜配合物催化克级规模一锅法合成二氢吡喃并[3,2-c]色烯的创新研究

研究人员针对多组分反应中催化剂回收困难的问题，开发了新型磁性纳米催化剂Fe3O4@SiO2@Si(CH2)3@melamine@salicylicaldehyde@Cu。通过优化反应条件，实现了二氢吡喃并[3,2-c]色烯衍生物的高效合成，催化剂可磁分离重复使用5次且效率稳定，为绿色化学合成提供了新策略。

　　

在有机合成领域，多组分反应因其高效构建复杂分子的特性备受关注，但传统均相催化剂存在分离困难、重复使用性差等瓶颈。特别是二氢吡喃并[3,2-c]色烯类化合物作为具有生物活性的杂环骨架，其合成过程常需苛刻条件或贵金属催化剂。如何开发兼具高催化活性和易回收特性的非均相催化剂，成为绿色化学合成的重要挑战。

研究人员通过共价键和配位键协同作用，构建了核壳结构的磁性纳米催化剂Fe₃O₄@SiO₂@Si(CH₂)₃@melamine@salicylicaldehyde@Cu。该催化剂以三聚氰胺为稳定剂，水杨醛为配体，铜离子为活性中心，通过FTIR证实官能团修饰，TEM显示20-30 nm的均匀粒径，VSM证明其具备38 emu/g的饱和磁化强度。在4-羟基香豆素、丙二腈与苯甲醛的三组分反应中，优化得到乙醇溶剂、0.03 g催化剂、回流条件的最佳体系，收率达92%。

研究结果分为三个关键发现：

1. 催化剂表征：EDX图谱确认Cu元素成功负载（2.1 wt%），TGA显示300℃内热稳定性，BET比表面积为112 m²/g。
2. 底物拓展：对含吸电子基（-NO₂）和供电子基（-OCH₃）的芳醛均适用，杂环醛如呋喃-2-甲醛也能以85%收率转化。
3. 循环性能：磁分离后第五次循环收率仍保持89%，ICP-MS检测铜流失量<0.8%，FTIR证实反应后骨架完整性。

该研究突破性地实现了克级规模（最高5 mmol）一锅法合成，三聚氰胺的刚性平面结构有效防止活性位点聚集。催化剂制备工艺简单，避免了贵金属的使用，其磁响应特性（磁场强度≥3000 G时10秒内完全分离）为工业化放大提供了可能。论文发表于《Polycyclic Aromatic Compounds》，为开发环境友好型催化体系提供了新范式，特别在抗肿瘤、抗菌等药物分子砌块的绿色合成中具有应用潜力。

主要技术方法包括：傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析化学键、场发射扫描电镜（FESEM）观察形貌、透射电镜（TEM）测定粒径、能量色散X射线谱（EDX）分析元素组成、振动样品磁强计（VSM）检测磁性能、热重分析（TGA）评估热稳定性。