双酸性位点磁性纳米催化剂CoFe2O4@SiO2@APTES@PLP@CeCl3高效催化一锅法合成多功能1,5-苯并二氮杂?

本文报道了一种新型双酸性位点磁性纳米催化剂(CoFe2O4@SiO2@APTES@PLP@CeCl3)，通过Br?nsted酸(-OPO3H2)和Lewis酸(CeCl3)协同作用，高效催化三组分多米诺反应合成44种新型环戊酮/内酯稠合1,5-苯并二氮杂?衍生物，转化数(TON)高达122876，转化频率(TOF)达122876 h-1，且可磁分离循环使用7次。

　　

Highlight

本研究成功开发了一种具有双酸性位点的高效磁性纳米催化剂(CoFe₂O₄@SiO₂@APTES@PLP@CeCl₃)。该催化剂通过形成席夫碱(Schiff base)化合物引入磷酸吡哆醛(PLP)，并借助N/O配位键负载CeCl₃·7H₂O，从而同时具备Br?nsted酸性位点(-OPO₃H₂)和Lewis酸性位点(CeCl₃)。

Preparation of CoFe₂O₄@SiO₂@APTES@PLP@CeCl₃

如Scheme 2所示，采用特定合成路线制备了含双酸性位点的磁性纳米粒子。首先以Fe³⁺和Co²⁺为原料通过共沉淀法制备铁钴氧化物磁核，再包覆SiO₂层以减少团聚、增加比表面积。随后通过(3-氨丙基)三乙氧基硅烷(APTES)修饰表面氨基，与PLP形成席夫碱，最后负载CeCl₃·7H₂O构建双酸性位点。

FT-IR analysis

图2(I)展示了催化剂制备过程的FT-IR谱图。451 cm^-1和592 cm^-1处的吸收峰归属于CoFe₂O₄中Fe-O键的伸缩振动，785 cm^-1和1081 cm^-1为Si-O-Si特征峰，1631 cm^-1处出现席夫碱C=N特征峰，证实了PLP的成功修饰。

Conclusion

该磁性纳米催化剂通过协同激活羰基、碳碳三键以及亚胺/烯胺键，高效催化合成了44种新型环戊酮/内酯稠合1,5-苯并二氮杂?衍生物，产率高达98%。其磁分离特性使催化剂可循环使用7次而活性几乎不衰减，为氮杂环化合物的绿色合成提供了新思路。