NSR：通过共价金属有机框架光催化合成含三氟甲基的β-氨基醇

近日，暨南大学化学与材料学院宁国宏/李丹教授团队报道了一种新型环三核铜基共价金属有机框架(CMOF)，该框架材料可作为光催化剂，在空气或二氧化碳气氛中，一步高效合成含三氟甲基的β-氨基醇，并成功实现其光催化连续流动合成，相关成果发表在NSR。

图1在空气或二氧化碳气氛中，CMOF可一步高效光催化合成含三氟甲基的β-氨基醇

β-氨基醇是众多天然产物和活性药物分子中的重要骨架。同时，三氟甲基的引入可显著改善化合物的理化性质，其赋予的亲脂性、代谢稳定性及电负性，使得三氟甲基取代的化合物在医药、农药和功能材料领域应用广泛。目前，已有多种合成含三氟甲基的β-氨基醇的策略被报道，例如通过三氟甲基酮的氰基化与还原、亨利反应和β-硝基醇的还原、三氟甲基环氧乙烷的开环反应以及α-氨基羰基化合物的亲核三氟甲基化等。然而，这些方法往往受限于贵金属催化剂的使用（且不可回收）、苛刻的反应条件或多步合成路线，因而限制了其进一步应用。因此，迫切需要开发能在温和条件下一步合成含CF3的β-氨基醇骨架的非贵金属、高效非均相光催化剂。

在之前的工作中，该课题组在构筑由一价铸币金属（即Cu、Ag和Au）环三核配合物（CTCs）作为构筑单元的二维CMOFs方面取得了重要进展。这类材料因其优异的稳定性和催化性能而受到广泛关注（CCS Chem.,2021, 3, 2045−2053；J. Am. Chem. Soc.,2022, 38, 17487–17495；Angew. Chem. Int. Ed.,2023, 62, e202306497；J. Am. Chem. Soc.,2023, 41, 22720–22727；J. Am. Chem. Soc.,2024, 146, 19271−19278; Acc. Chem. Res.,2025, 58, 5, 746−761）。为此，本文分别以蒽环及二氢吩嗪的二胺为有机连接单元，与Cu(I) CTC发生缩合反应，成功制备了两种新型高结晶性CMOF材料（JNM-36和JNM-37）（图2）。

图2JNM-36和JNM-37的表征

作者通过粉末X射线衍射（PXRD）、结构模拟和孔径分布表明JNM-36和JNM-37均为ABC堆积。光物理测试结果表明，相较于JNM-36，JNM-37展现出更宽的可见光吸收范围、更窄的带隙以及更高的载流子分离效率（图2）。基于其优异的稳定性和光物理性质，JNM-37可在温和条件下，通过一锅法光催化烯丙胺直接一步合成含三氟甲基的β-氨基醇。该过程同时涉及烯烃的三氟甲基化与苄位C-H氧化（图3）。此外，JNM-37在CO₂气氛下也能够实现光催化烯丙胺的双官能化反应，合成含三氟甲基的恶唑烷酮（β-氨基醇的重要杂环衍生物）。

图3 不同气氛下的底物范围

为验证该方法的实际应用潜力，研究团队开展了自然光照及连续流动放大实验。在自然光照下，JNM-37表现出与白光LED相当的催化活性。团队进一步设计了克级规模（20 mmol）的连续流光反应体系（图 4），在1 ml/min流速、50分钟停留时间内（反应时间缩短至原来的1/14），即以95%产率获得6.2克目标β-氨基醇产物。该体系连续运行1小时产率稳定在95%，累积产量达940 mg/h，其TOF值较传统反应管体系提升约17倍。

图4 自然光照及连续流动放大实验

综上，本工作成功地合成了两种具有光活性的CMOFs，其能够光催化烯丙胺通过三氟甲基化和苄位C-H氧化一步转化为含三氟甲基的β-氨基醇。通过气氛调控可切换产物类型，并成功实现了克级连续流动合成，展现出良好的应用潜力。自由基捕获实验、同位素标记实验和DFT计算共同阐明了该反应的可能机制。本研究为开发非贵金属MOF光催化剂，用于绿色合成高价值含氟分子提供了新思路。

上述研究成果发表在National Science Review上，文章的第一作者为暨南大学博士研究生陈旭，通讯作者为暨南大学宁国宏教授和李丹教授。该工作得到了香港中文大学（深圳）陈仲欣老师、华南理工大学韩宇老师、国家自然科学基金和暨南大学的大力支持。

论文信息：

Photocatalytic synthesis of CF3-containing β-amino alcohols via covalent metal-organic frameworks

Xu Chen, Ri-Qin Xia, Yucong Huang, Ji Zheng, Yu-Mei Wang, Xilin Jia, Yu Han, Zhongxin Chen, Guo-Hong Ning*, and Dan Li*

https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf463

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