贝勒漫画

近日，我校贝勒漫画 何军教授团队在国际顶级期刊《Journal of the American Chemical Society》（简称JACS）上发表重要研究成果。研究团队发现，通过调整MOF材料中一个微小结构——“连接体”的扭转角度，就能像旋钮一样精准控制活性氧的生成类型，从而实现高效、高选择性的有机合成。

活性氧是一类性质活泼的含氧物质，在我们的日常生活中并不陌生——切开的苹果放久了会变黄，就是活性氧在“工作”。在化学合成领域，科学家利用光和催化剂激活空气中的氧气，产生活性氧来驱动化学反应。这种方法绿色、可持续，前景广阔。但活性氧也有不同的“性格”：单线态氧和羟基自由基，氧化性非常强，像“散弹枪”一样，反应猛烈但容易“过度”，产生不必要的副产物；超氧自由基，氧化性适中，更像“精确制导导弹”，既能高效完成反应，又不会“伤及无辜”，是实现高选择性合成的理想选择。如何让反应按照我们的意愿，选择性地生成超氧自由基，而不是其他活性氧？

研究团队用“分子扭转角”作为调控手柄，设计了一对“分子双胞胎”——两种结构非常相似的镍基MOF材料。它们就像一个模子刻出来的，唯一的区别在于其中一个关键结构（连接体）的“扭转角度”不同：Ni-TTPz-α（连接体呈平面舒展的构型）和Ni-TTPz-β：（连接体呈扭曲锯齿的构型）。研究发现，平面型材料（Ni-TTPz-α）能够高效生成超氧自由基，生成速率是扭曲型材料的15倍，而扭曲型材料主要生成单线态氧，且整体性能远不如前者。

在光催化苄胺氧化偶联生成亚胺的反应中（这是一类重要的化学反应，亚胺是合成药物和精细化学品的关键中间体），两种材料的差距一目了然：其中平面型MOF催化产率高达99%，并且表现出潜在的工业应用价值。

这一发现首次从分子层面揭示了“连接体扭一下角度”如何影响整个材料的性能，为设计新一代光催化剂提供了全新的思路。

贝勒漫画 为论文第一完成单位，贝勒漫画 研究生周华群和胡洁颖作为第一作者，何军和韩彬为通讯作者。论文链接DOI:10.1021/jacs.6c00875