含二氟甲基杂环化合物(CF2H)在医药、农用化学品和材料科学领域具有广泛的应用前景。底物的氧化、CF2H自由基的生成和活性氧物种的产生在提高反应效率中起着关键作用。直接光催化C−H二氟甲基化反应是合成这些有机氟分子的一种有效方法。开发一种强大的光催化系统，能够同时促进CF2H自由基的产生和活性氧的产生，这是一个艰巨的挑战。从力学的观点来看，氧还原半反应需要光生电子的参与，而CF2H自由基的半反应依赖于光生空穴。因此，一个有效的光催化体系不仅要在光激发下容易产生光生电子−空穴对，而且要表现出良好的电荷分离能力。这使得两个半反应可以同时发生，同时最大限度地减少重组率。目前，能够有效地分离电子−空穴对以进行具有挑战性的光催化反应的光催化剂数量有限。

在自然界中，酶通过利用多个催化中心在一个非均相结构中表现出非凡的催化能力。这些活性中心协同工作，将化学反应加速几个数量级。受自然生物合成过程的启发，研究人员设计了多催化系统，其中可以设计复杂的多组分催化路径来促进复杂的有机反应。因此，通过多相催化材料中的双活性中心策略，可以在光催化直接C−H二氟甲基化杂环中获得高产量。

这项工作开发了一种高效的光催化系统，用于合成具有二氟甲基的杂环化合物。V-COF-ANBT 的合理合成使该框架中双中心固有的电子捐赠和接受能力能够利用。产生二氟甲基自由基所需的光生空穴，以及还原氧气所需的光生电子。利用这些材料对 16 种化合物进行了光催化二氟甲基化，产量高达 91%，并证明了高官能团耐受性。这包括合成生物活性分子，如黄嘌呤和尿嘧啶。这项研究体现了光催化 COF 的模块化设计策略，即利用双反应中心来创建具有广泛适用性的强效光催化系统。

本文是“Promoting Photocatalytic Direct C−H Difluoromethylation of Heterocycles using Synergistic Dual-Active-Centered Covalent Organic Frameworks”为题发表在国际著名期刊Journal of the American Chemical Society上。

论文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.3c12880

（来源：网络 版权属原作者 谨致谢意）