较重的14族卡宾类似物是一类具有过渡金属类似行为的主族化合物,因其在小分子活化和配位化学中的独特作用而广泛应用于催化、材料科学等领域。与传统的过渡金属催化材料相比,这类卡宾类似物在其结构上具有空的p轨道和孤对电子的独特电子配置,使其既能作为电子供体也能作为电子受体,展现出两性反应特性。然而,这类材料在氧化还原催化中的应用仍然存在挑战,特别是在高价态下难以进行还原消除,这一问题导致难以实现完整的催化循环。因此,这为利用较重14族元素开发新型催化材料带来了显著挑战。
鉴于此,来自四川大学化学学院董召文课题组在重元素主族化学的研究中取得了新进展。该团队设计并合成了一种与卡波双膦配体结合的二价锡(stannylene),实现了其在氟代芳烃的氢氟化反应中的催化应用。通过该配体的支撑,二价锡中心能够有效活化σ键并进行氧化加成反应,继而在添加剂的参与下进行配体交换。更重要的是,该材料表现出SnII/SnIV氧化还原循环的催化特性,通过氧化加成、配体交换以及还原消除的过程,成功模拟了经典的过渡金属催化机制。利用这种策略,显著提高了材料在氢氟化反应中的催化性能,成功实现了类金属氧化还原催化的实例。这项研究为探索重主族元素的催化应用提供了新的技术路径和理论依据。