[發明專利]一種基于喹喔啉骨架的有機光催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210349289.2
• 申請日: 2022-04-01
• 公開（公告）號: CN114907328A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 徐國強;肖騰飛
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: C07D403/14
• 分類號: C07D403/14;B01J31/02;C07D241/44;C07D491/048;C07F9/572
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 周蕓嬋

本發明公開了一種基于喹喔啉骨架的有機光催化劑及其制備方法和應用，屬于光催化劑技術領域，本發明提供的基于喹喔啉骨架的有機光催化劑在有機光氧化還原催化與Lewis酸協同催化的脫氫/(3+2)環加成反應可見光催化有機反應中表現出優異的光催化效率，具有廣泛的實際應用價值。

技術領域

本發明涉及光催化劑技術領域，具體涉及到一種基于喹喔啉骨架的有機光催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

可見光光氧化還原催化是活化有機小分子的強大工具，在許多的合成和官能團化中得到了廣泛的應用，通過立體選擇性地活化和激活特定的官能團或化學鍵，以實現之前具有挑戰性甚至不可能實現的化學轉化。經典的光催化劑，無論是過渡金屬配合物還是有機染料，在吸收可見光時，都能夠達到電子激發態，從而能夠將單電子轉移或能量轉移到各種底物。釕基和銥基光催化劑由于其優異的光物理性能，已經作為光氧化還原催化劑被廣泛的研究和應用，其突出的效用和令人印象深刻的性能已得到充分證實。然而，使用這些貴金屬催化劑的成本高昂，并且由于其陸地稀缺性和與其開發相關的環境問題，也與可持續性發展形成鮮明對比。因此，人們對開發可持續的替代光催化劑產生了廣泛的興趣。

發明內容

針對上述的不足，本發明的目的是提供一種基于喹喔啉骨架的有機光催化劑及其制備方法和應用。

為達上述目的，本發明采取如下的技術方案：

本發明提供一種基于喹喔啉骨架的有機光催化劑，其化學通式如式(I)所示：

其中，R₁為氫、取代或未取代的C₁-C₆₀烷基、取代或未取代的C₂-C₆₀烯基、取代或未取代的C₂-C₆₀炔基、取代或未取代的C₁-C₆₀烷氧基、取代或未取代的C₃-C₁₀環烷基、取代或未取代的C₁-C₁₀雜環烷基、取代或未取代的C₃-C₁₀環烯基、取代或未取代的C₁-C₁₀雜環烯基、取代或未取代的C₆-C₆₀芳基、取代或未取代的C₁-C₆₀雜芳基、羥基、羧基、酯基、氰基、氨酰基或鹵素原子(比如氟，氯，溴，碘)；R₂為咔唑基、萘基、螺-芴基、菲基、蒽基、芘基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、噠嗪基、三嗪基、N,N-二苯基、N,N-二甲基、嗎啉基、哌嗪基、吩噻嗪基或吩惡嗪基。

本發明中，喹喔啉及其衍生物是具有D(電子受體)-A(電子給體)結構的雜環化合物，并且具有較好的熱穩定性以及化學穩定性。同時，由于空間位阻效應，電子受體(喹喔啉)與不同的電子給體之間存在一定的二面角，避免了在可見光激發時發生的電子淬滅，提高了熒光量子產率。喹喔啉及其衍生物能夠在可見光的激發下電子從電子給體躍遷到電子受體，此時為單重激發態S1，S1可以通過熒光(輻射躍遷)或內部轉換IC(非輻射躍遷)返回到基S0，或者它可以通過自旋禁止的非輻射過程(稱為系統間穿越(ISC))進入三重激發態T1。激發的喹喔啉及其衍生物成為比基態更強的氧化劑和還原劑，之后與底物發生單電子轉移，實現喹喔啉及其衍生物的氧化淬滅循環或者還原淬滅循環，進而引發后續的反應，實現多樣化的化學轉換。

進一步地，R₁優選為氫、鹵素、芐基、酯基、酰基、氰基、氨酰基、雜芳環、取代或未取代的C_1-10烷基、取代或未取代的C_3-10環烷基。

進一步地，R₂優選為N,N-二苯基、咔唑基、萘基、螺-芴基、菲基、蒽基、芘基、嗎啉基、哌嗪基、吩噻嗪基或吩惡嗪基。