近日，材料与化工学院张伟杰博士合作研究成果以“Promoting charge separation in donor–acceptor conjugated microporous polymers via cyanation for the photocatalytic reductive dehalogenation of chlorides”为题、以研究长文（Research Article）形式发表在国际催化类期刊Catal. Sci. Technol。张伟杰博士为第一作者兼通讯作者，湖南科技大学刘清泉教授为通讯作者，湖南工程学院为第一完成单位。

基于C-Cl键功能化构建杂环化合物的生成反应是有机合成化学研究领域的前沿和热点，以廉价易得的小分子构建复杂功能分子是有机合成化学急需解决的关键科学问题。烷基氯化物作为一类廉价易得且物化性质稳定的化工原料，通常作为烷基化试剂和亲电试剂用于各种亲核和芳香族取代反应，经还原活化后还可形成自由基或碳负离子中间体。烷基氯化物作为反应底物的优势具有一定的局限性。与C-Br键（285 kJ /mol）和C-I键（213 kJ/mol）相比, C-Cl键（327 kJ/mol）具有高键能、极负氧化还原电位值和高解离能，导致C-Cl键反应活性较低，在发生还原反应时往往会导致非选择性转化。目前报道的部分小分子光催化剂通过外层单电子转移的方法难以实现C-Cl键活化。就烷基氯化物活化而言，反应时间长且条件苛刻。例如，需要活性较高的金属、氢化物和钐试剂等参与。上述这些条件会导致非选择性转换使得目标化合物收率较低。因此，设计开发出新颖、绿色、高效和环保的C-Cl键活化光催化体系具有重要的学术价值和应用潜力，如何实现C-Cl键的高效活化仍然是一个有待解决的科学问题。

图1.共轭微孔聚合物CbzCMP-n (n=1, 2 and 3)的结构及其在光催化C-Cl键活化中的应用

针对光催化C-Cl键活化中的瓶颈问题，该工作首次提出氰基功能化策略，将具有较强吸电子能力的氰基受体单元分别与给电子单元咔唑光敏性基团桥接，成功制备了一系列结构新颖、孔结构特性可调、光电性能可控的氰基功能化共轭微孔聚合物，满足了C-Cl键活化的能带和能级需求，光催化收率>99%，并详细探讨了氰基功能单元对材料能级结构调控和电荷转移过程强化途径两个关键问题。论文研究成果为设计具有高光催化活性的共轭微孔聚合物提供了有效策略（图1）。

该工作得到了国家自然科学基金面上项目(51778226)和湖南省自然科学面上项目(2020JJ6013, 2020JJ6012, 2018JJ3099 and 2019JJ40057)的支持。材料与化工学院邓继勇教授、方正军教授以及廖云峰副教授、兰东辉副教授为本研究提供了重要帮助。

文章链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/cy/d1cy01386f

（审核：张何 陈镇 柳芊）