在全自组装的中空Pd(II)结构中利用富勒烯光敏化实现水中的光驱动氧化反应

《ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION》：Fullerene Photosensitization Within a Self-Assembled Hollow Pd (II) Architecture for Light-Driven Oxidation Reactions in Water

该研究设计了一种自组装Pd8水溶性分子 barrel（MB），成功封装并稳定水溶性的富勒烯，形成高效均一的超分子催化系统。该体系在可见光驱动下，显著提升光电流响应（约12倍），有效催化四氢喹啉氧化和硫化物氧化为亚砜，同时通过分子自组装和空腔协同作用增强催化活性。

　　

摘要

将光高效转化为水中的化学能通常受到光敏剂（如富勒烯）溶解度低和自聚集现象的阻碍，这些因素限制了它们的应用范围。在这里，我们报道了一种自组装的Pd₈水溶性分子桶MB，它能够封装富勒烯并使其在水中的溶解性得到显著提高，从而克服了这些限制，形成了一个均匀的超分子催化系统。主客体复合物(C₇₀)₂@MB表现出显著增强的光敏性能，能够高效催化四氢喹啉在氧气存在下的氧化脱氢反应生成喹啉，以及硫化物的氧化反应生成亚砜，且选择性很高。据我们所知，这是首个由C_70催化的四氢喹啉氧化脱氢生成相应喹啉的实例。重要的是，与游离的C_70相比，(C_70)@MB的光电流响应提高了约12倍，这表明在MB的封闭环境中电荷分离和传输效果更好。此外，核磁共振滴定和计算研究表明，MB的矩形腔体在其较长的边缘处与被封装的富勒烯共同结合。溶解性的提高、聚集现象的抑制、电荷分离效果的增强以及底物的共同结合，共同作用提升了C_70在水溶液中封装后的光敏性能。MB因此充当了一种类似酶的分子反应器，利用富勒烯的光化学性质实现水中的光驱动转化。

图形摘要

C_70被封装在MB中后，其稳定性得到提升，并且在水中变得可溶。(C_70)₂@MB在可见光驱动的光催化反应中表现出优异的性能，实现了水中的互补脱氢和硫化物氧化反应。此外，纳米级的封闭环境使(C_70)₂@MB的光电流相对于游离的C_70提高了约12倍。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

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