钯杂化共价有机框架高效催化串联合成色烯并嘧啶胺类化合物的研究

研究人员针对多组分反应效率低的问题，开发了钯负载聚酰亚胺共价有机框架(Pd@PI-COF)催化剂。该催化剂在乙醇溶剂中50分钟内实现色烯并[2,3-d]嘧啶-8-胺的一锅法合成(产率93%)，具有优异循环稳定性(TON/TOF值高)，为绿色催化提供了新策略。

　　

在药物化学领域，色烯并嘧啶骨架因其广泛的生物活性备受关注，但传统合成方法面临反应步骤繁琐、催化剂不可回收等问题。共价有机框架(COFs)作为新型多孔晶体材料，其可设计孔道结构为金属催化提供了理想载体，但如何构建兼具高活性和稳定性的催化体系仍是挑战。

印度国立技术学院维斯韦斯瓦亚分校(Visvesvaraya National Institute of Technology, VNIT)的Ankit Verma团队创新性地将钯(Pd²⁺)负载于聚酰亚胺COF(PI-COF)上，开发出Pd@PI-COF催化剂。该研究通过溶剂热法使廉价的三聚氰胺与均苯四甲酸二酐反应构建PI-COF骨架，利用其亚胺键位点固定钯离子。多种表征手段(包括FTIR、PXRD、¹³C CP/MAS NMR等)证实材料具有高结晶度和均匀的钯分散性。

关键技术包括：1) 溶剂热法构建PI-COF骨架；2) 钯离子原位负载技术；3) 四组分一锅法反应优化。研究人员以2-氨基色酮、芳香醛、丙二腈和醋酸铵为底物，在乙醇中50℃条件下实现色烯并[2,3-d]嘧啶-8-胺的高效合成。

研究结果显示：

1. 催化性能：Pd@PI-COF展现出93%的超高产率，TOF值达1.86 h^-1，显著优于均相催化剂；
2. 底物普适性：耐受多种取代基(包括吸电子和供电子基团)，产率保持85-92%；
3. 循环稳定性：连续使用4次后活性仅下降5%，ICP-OES证实钯流失量<0.8%；
4. 机理研究：XPS分析表明Pd²⁺与亚胺氮的配位是稳定活性中心的关键。

该研究突破性地将COFs材料应用于复杂杂环合成，其重要意义在于：1) 开发出首个用于色烯并嘧啶合成的Pd@PI-COF异相催化体系；2) 通过"孔道限域效应"实现底物预组织，降低反应能垒；3) 为绿色制药工艺提供新范式，符合原子经济性原则。论文发表于《Reactive and Functional Polymers》，为COFs在精细化学品合成中的应用开辟了新途径。