三联苯衍生共价有机聚合物作为无金属催化剂促进二氧化碳与螺环氧吲哚环加成反应

研究人员针对CO2高效转化难题，设计了一种基于三联苯骨架的球形共价有机聚合物(COP)，在常温条件下成功催化CO2与螺环氧吲哚的环加成反应，获得63%-99%收率的螺环状碳酸酯。该非均相催化剂可循环使用4次，绿色指标优异，为CO2固定提供了新型有机催化方案。

　　

在碳中和背景下，二氧化碳(CO₂)的高效转化利用成为化学领域的重要课题。传统金属催化剂虽能催化CO₂与环氧化物的环加成反应，但存在重金属污染、条件苛刻等问题。螺环氧吲哚作为重要杂环化合物，其衍生的螺环状碳酸酯在药物合成中具有广泛应用，然而现有催化体系难以兼顾高效性与环境友好性。

针对这一挑战，CSIR中央盐与海洋化学品研究所的Shilpa Dabas团队在《Asian Journal of Organic Chemistry》发表研究，通过无模板缩合反应构建了三联苯衍生的球形共价有机聚合物(COP)。该材料在常温常压下即展现出卓越催化性能，不仅收率显著高于单体对照（最高达99%），且通过4次循环实验证实其稳定性。绿色化学指标分析显示，该体系原子经济性优异，E因子（环境因子）显著低于传统方法。

关键技术包括：1）无模板法构建三联苯COP的溶剂热合成；2）采用FT-IR、XPS、SEM等技术表征材料结构；3）通过对照实验验证COP的独特催化优势；4）基于绿色化学原理的工艺评估。

【材料合成与表征】

通过傅克烷基化反应将三联苯单元交联为球形COP，BET测试显示其比表面积达380 m²/g，XPS证实富电子芳环结构的存在，为CO₂活化提供活性位点。

【催化性能研究】

在1 atm CO₂、25°C条件下，COP催化螺环氧吲哚（如5-氯代底物）转化率较单体提高36%，立体选择性>99%。动力学研究表明，COP可降低反应活化能至45 kJ/mol。

【机理探讨】

DRIFTS（漫反射红外傅里叶变换光谱）捕获到CO₂与COP形成的羧酸酯中间体，结合DFT计算提出"芳环亲核活化-CO₂插入"的双功能机理。

该研究开创性地将COP应用于螺环碳酸酯合成，其温和反应条件、优异循环性能（4次后活性保持92%）和绿色工艺特征（PMI<3），为CO₂固定提供了新型有机催化范式，对药物绿色合成具有重要启示。