基于2,2′-联苯并咪唑超交联聚合物负载铱配合物的双功能催化剂：实现芳基乙腈与甲醇α-甲基化的高效循环利用

研究人员针对芳基乙腈α-甲基化反应中传统催化剂不可回收的问题，设计合成了一种新型金属-聚合物双功能催化剂Cp*Ir@HCPs-(2,2′-BiBzlmH2)。该催化剂在1 mol% Ir负载量和Cs2CO3存在下，于125°C高效催化反应12小时，产率高且可循环使用6次以上，机理研究表明配体中NH基团对氢转移至关重要，为绿色化学提供了新策略。

　　

在有机合成领域，芳基乙腈的α-甲基化反应是构建复杂分子骨架的关键步骤，传统方法常需使用昂贵金属催化剂或不可再生试剂，不仅成本高昂，还会产生大量废弃物。随着绿色化学理念的普及，开发可循环利用、高效环保的催化体系成为研究热点。甲醇作为廉价且可持续的C1源，其应用受到广泛关注，但现有催化体系普遍存在反应条件苛刻、催化剂回收困难等问题。

为解决这一挑战，国内研究人员通过将[CpIrCl][Cl]（五甲基环戊二烯基氯化铱）配位固载于2,2′-联苯并咪唑基超交联聚合物（HCPs-(2,2′-BiBzlmH₂)）上，成功构建了金属-聚合物双功能催化剂CpIr@HCPs-(2,2′-BiBzlmH₂)。该研究发表在《The Journal of Organic Chemistry》上，展示了催化剂在温和条件下（125°C，12小时）高效驱动芳基乙腈与甲醇的α-甲基化反应，产率高达90%以上，且可循环使用6次无明显活性衰减。机理研究揭示聚合物配体中的NH基团对氢转移过程起决定性作用，为设计多功能催化材料提供了新思路。

关键技术包括：1）超交联聚合物载体的合成与表征；2）铱配合物的配位固载技术；3）采用核磁共振（NMR）和质谱（MS）追踪反应机理；4）催化剂循环性能测试。

催化剂设计与表征
通过红外光谱（IR）和X射线光电子能谱（XPS）证实[Cp*IrCl][Cl]成功锚定于HCPs-(2,2′-BiBzlmH₂)的咪唑位点，氮气吸附测试显示载体具有高比表面积（>500 m²/g），为反应提供充足活性位点。

催化性能优化
在Cs₂CO₃（0.2当量）辅助下，催化剂对多种芳基乙腈底物展现广谱适用性，电子效应和位阻效应分析表明富电子底物更易转化。控制实验证明去除NH基团会导致活性下降70%，凸显其关键作用。

循环稳定性机制
透射电镜（TEM）显示循环后铱物种仍均匀分散，电感耦合等离子体（ICP）检测表明6次循环中铱流失量<3%，聚合物骨架的刚性结构有效防止金属团聚。

结论与意义
该研究开创性地将超交联聚合物的可设计性与过渡金属催化活性相结合，突破传统均相催化剂难以回收的瓶颈。NH基团介导的氢转移路径为开发仿生催化系统提供理论依据，甲醇作为甲基化试剂的成功应用契合可持续发展需求。未来可拓展至其他C-H活化反应，推动绿色合成工艺的工业化进程。