疏水性聚(N-杂环卡宾)铜催化剂的合成及其在羰基化合物化学选择性和底物选择性硅氢还原中的应用

本研究针对传统N-杂环卡宾(NHC)金属催化剂稳定性差、回收困难等问题，开发了基于聚离子液体(PIL)的疏水性聚(NHC)CuCl催化剂。通过RAFT聚合和阴离子置换合成前体，经原位生成聚(NHC)并与CuCl络合，实现了常温下高效催化醛/酮的硅氢还原，展现出优异的化学选择性和底物选择性，且可循环使用4次，为绿色催化提供了新策略。

　　

在催化化学领域，N-杂环卡宾(N-heterocyclic carbene, NHC)金属配合物因其独特的电子结构和配位能力，已成为推动有机合成发展的重要工具。然而，传统NHC催化剂存在空气敏感、回收困难等瓶颈问题，严重限制了其实际应用。面对这一挑战，印度理工学院布巴内斯瓦尔分校（IIT Bhubaneswar）的研究团队独辟蹊径，将NHC与聚合物载体相结合，开发出一种兼具高活性和优异稳定性的新型催化系统，相关成果发表在《Materials Today Chemistry》上。

研究团队首先设计合成疏水性聚(1-乙烯基-3-异丙基咪唑)NTf₂，通过强碱(^tBuOK)处理原位生成聚(NHC)，再与CuCl络合制备出目标催化剂。采用FT-IR、固态NMR、TGA等表征手段确认结构，并系统考察了其在三乙基硅烷还原醛酮反应中的催化性能。

合成与表征
通过RAFT聚合和阴离子置换获得前体聚合物，XPS分析证实Cu(I)成功配位，TGA显示催化剂在300°C以下保持稳定，解决了传统NHC对空气敏感的问题。

催化性能
在苯甲醛与苯乙酮的竞争还原中，醛基转化率高达98%而酮基几乎不反应，展现出显著化学选择性；对空间位阻不同的底物（如2-甲基丁醛与三甲基乙醛）也表现出明显差异活性，证实聚合物骨架的立体效应可调控选择性。

机理研究
动力学实验推测反应遵循金属-配体协同机理，聚合物链上的异丙基通过空间位阻和电子效应共同影响过渡态稳定性，这是实现选择性的关键因素。

这项研究的突破性在于：首次将聚离子液体的可设计性与NHC-Cu的催化活性相结合，创制出可回收的异相催化剂。其意义不仅在于解决了传统催化剂的稳定性难题，更通过聚合物骨架的"智能调控"实现了精准选择性控制，为发展绿色合成工艺提供了新范式。特别值得注意的是，该催化剂在普通实验室条件下即可使用，无需严格惰性保护，极大降低了操作门槛，具有显著的工业化应用潜力。