2,5-二甲氧基苯-1,4-二甲醛:从COF构建到光催化应用

2025/6/5 13:16:30 作者:电离式

介绍

2,5 - 二甲氧基对苯二甲醛(2,5-Dimethoxyterephthalaldehyde, DMTA)作为一种含双醛基和甲氧基的芳香族化合物,它在共价有机框架(COF)材料、光催化及有机合成领域有所应用。它的分子结构包含苯环、双醛基(-CHO)和两个甲氧基(-OCH₃),其中醛基可通过席夫碱反应与胺类单体缩合,形成稳定的亚胺键(C=N)。

2,5 - 二甲氧基对苯二甲醛.png

2,5-二甲氧基苯-1,4-二甲醛

合成COF的应用

在溶剂热条件下,2,5-二甲氧基苯-1,4-二甲醛与4,4',4'',4'''-(芘-1,3,6,8-四基) 四苯胺(Py)反应生成Py-DMTA-COF。该COF具有明亮的红色外观,其晶体结构通过FTIR和固体¹³C NMR 证实,亚胺键的特征峰(1609 cm⁻¹)和甲氧基的碳信号(52.5 ppm)均存在。甲氧基不仅增强了COF的化学稳定性,还通过形成供体-受体(D-A)体系,促进光生电荷的分离与传输。与长链交联剂(如 2',5'-二甲氧基-[1,1':4',1''- 三联苯]-4,4''-二甲醛)相比,2,5-二甲氧基苯-1,4-二甲醛的短链结构使Py-DMTA-COF 具有更高的结晶度和更大的比表面积(1116 m²/g),这为其光催化性能奠定了基础。

光催化性能

Py-DMTA-COF作为可见光响应型催化剂,在硫代膦酸酯的合成中表现出优异性能。在可见光照射下可高效催化硫醇与氧化膦的交叉偶联反应,目标产物收率高达88.5%,显著优于长链交联剂构建的Py-DMTPDA-COF(53%)。2,5-二甲氧基苯-1,4-二甲醛的甲氧基使得Py-DMTA-COF具有更宽的可见光吸收范围(吸收限红移至506 nm)、更高的电荷分离效率(光电流密度更高)和更低的光生载流子复合率(PL强度更低)。

反应机理

由2,5-二甲氧基苯-1,4-二甲醛与4,4',4'',4'''-(芘-1,3,6,8-四基) 四苯胺合成的P57y-DMTA-COF受可见光激发后,能够生成超氧自由基(O₂⁻)和硫基自由基(RS・)。通过电子顺磁共振(EPR)检测到O₂⁻的存在,而自由基抑制剂(TEMPO)的加入会显著抑制反应,证实了自由基路径的主导性。此外,该催化剂可循环使用至少895 次,且结构保持稳定(FTIR和PXRD图谱无明显变化),稳定性很好[1]。

参考文献

[1]Huijie Q ,Liting Y ,Xiubei Y , et al.Design of Photoactive Covalent Organic Frameworks as Heterogeneous Catalyst for Preparation of Thiophosphinates from Phosphine Oxides and Thiols.[J].Chemistry (Weinheim an der Bergstrasse, Germany),2022,28(26):

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