图1. 多酸基配合物光催化甲苯选择性氧化的设计思路

近日，化学化工学院、河南省多酸化学重点实验室的李明雪和韩秋霞教授课题组开展的多酸基配合物在光催化领域的研究工作“Special-selective C–H oxidation of toluene to benzaldehyde by a hybrid polyoxometalate photocatalyst including a rare [P6W48Fe6O180]30– anion”在顶级期刊Journal of Catalysis上发表（影响因子7.888）。

在温和条件下实现初级C-H键的选择性氧化是学术界和工业界面临的一大挑战。该工作以K12[α-H2P2W12O48]?24H2O，DPNDI和FeSO4?7H2O为原料，通过溶剂热法制备了一例新颖的多酸基配合物K6(H2O)8H24(C26H16N4O4)8[P6W48Fe6O180]?6H2O (FeW-DPNDI)(图1)。FeW-DPNDI是首例基于铁取代的三聚型Dawson衍生物。多酸阴离子[P6W48Fe6O180]30–与DPNDI配体之间的阴离子???π，C-H???O氢键和静电的相互作用有利于组分之间的电荷转移，从而有利于分子氧的活化。以分子氧为唯一的氧化剂，FeW-DPNDI可以在温和的条件下高效地催化甲苯的C-H键氧化，在光催化甲苯氧化为苯甲醛的过程中，FeW-DPNDI与之前报道的光催化剂相比，表现出更高的选择性，而且，FeW-DPNDI至少可以被回收和重复使用五次，转化率和选择性均没有明显的变化。该工作对FeW-DPNDI光催化氧化甲苯的C-H键反应机理也进行了探讨。

化学化工学院2017级博士研究生李杰为论文第一作者，李明雪和韩秋霞为共同通讯作者。

本研究工作受到中国国家自然科学基金、河南大学一流学科培育计划、河南省重点科研项目高等教育机构、河南省优秀青年基金等经费的资助，同时得到了化学化工学院和河南省多酸化学重点实验室的大力支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jcat.2020.10.013