氨基苯并噁唑酮（APXOs）是一类含有氧和氮的芳香杂环化合物，由于它们具有药理活性（如抗癌、抗炎作用）以及用于生物成像的荧光特性，因此在学术界和工业界备受关注[[1], [2], [3], [4], [5], [6]]。因此，人们开发了多种合成APXOs的方法。其中，o-氨基酚（OAPs）的氧化自偶联反应被认为是一种理想且高效的方法，因为它操作简单且原子经济性高[[7], [8], [9], [10]]。然而，传统的方法通常需要使用过量的氧化剂（如K2Cr2O7或K3Fe(CN)6）[11,12]，这会产生大量的有害废物和污染，从而限制了该方法的实用性。
分子氧（O2）是一种理想的绿色氧化剂，其唯一的副产品是水。然而，由于其自旋禁戒和热力学限制，O2难以直接与OAPs反应生成APXOs[[13], [14], [15]]。因此，开发高效的O2活化催化剂是克服这些反应限制的核心策略。自然界提供了一种名为苯并噁唑酮合成酶（PHS）的强大工具，这种多铜氧化酶能够在温和条件下通过O2介导的氧化缩合反应高效合成APXOs [16,17]。然而，PHS的实际应用受到酶本身的脆弱性（如易变性）以及纯化和长期储存复杂性的限制[18,19]。因此，人们致力于开发各种金属有机配合物（如Cu、Co、Mn、Ni和Ru）作为酶模拟催化剂，以模仿天然酶的催化性能并克服其实际限制[[20], [21], [22], [23], [24], [25], [26], [27], [28], [29], [30], [31], [32]]。尽管取得了这些进展，但均相催化平台常常受到催化剂回收和产物分离困难的困扰。此外，对贵金属的依赖、不稳定的氧化剂（如H2O2）、复杂的辅助添加剂以及有毒有机溶剂的使用，也给这些催化剂的实际应用带来了重大障碍。因此，开发基于非贵金属的异相催化剂，在绿色溶剂（如乙醇）中实现OAPs的 aerobic氧化缩合反应成为了一个重要的目标。
为了实现上述目标，金属有机框架（MOFs）这类由金属离子/簇和有机配体组装而成的晶体材料，不仅作为坚固的异相平台，还因其结构明确和组成可调性而成为模拟酶活性位点的多功能基质[[33], [34], [35], [36]]。MOFs的异相特性带来了显著的实际优势，因为它们可以通过简单的过滤或离心直接从反应混合物中分离催化剂。然而，传统的三维（3D）MOFs在其微孔内部存在扩散障碍，活性位点深埋其中，底物难以接近，这大大降低了涉及大分子或需要快速质量传递反应的催化效率。作为MOFs的一个重要子类，二维（2D）MOFs在催化领域受到了广泛关注，因为它们具有两个核心优势：首先，它们的高比表面积和均匀分布的活性位点确保了充足的反应界面；其次，其独特的层状结构促进了底物的质量传递，进一步增加了接触面积。与3D框架相比，2D框架提供了更好的内部活性位点访问性和更短的扩散路径，这对于克服异相催化中的质量传递限制至关重要[37,38]。这些特点共同作用，显著提升了催化性能，使其在各种反应中得到广泛应用[39,40]。此外，2D框架的结构稳定性通常赋予了高稳定性，这对于促进催化剂回收和重复使用至关重要——这是降低实际工业应用中成本和减少浪费的关键因素。在这个背景下，转化频率（TOF）和E因子等关键可持续性指标是评估催化效率和环境影响的重要指标。在整个催化过程中保持结构完整性对于基于MOF的系统至关重要，因为晶体框架的降解会导致活性金属中心的流失，从而丧失催化活性。
在这项工作中，我们开发了一种2D MOF催化剂[Cu3(BTC)(HBTC)(Me-Im)6Cl]‧C2H5OH（Cu-MOF），它由Cu2+离子通过1,3,5-苯三羧酸（H3BTC）配体连接，并由1-甲基-1H-咪唑（Me-Im）配体封端。Cu-MOF结合了快速的CuII/CuI氧化还原循环和2D材料的结构优势（如增强的质量传递和活性位点的最大化暴露），非常适合促进OAPs与活化氧物种之间的高效相互作用。该催化剂无需添加任何试剂，对底物具有良好的耐受性，能够在绿色乙醇（EtOH）中利用O2高效催化各种OAPs的氧化自偶联反应生成相应的APXOs。机理研究表明，Cu-MOF的催化活性主要来源于其Cu2+位点，通过超氧自由基途径实现。此外，该催化剂还具有优异的操作稳定性和绿色工艺指标。它可以被回收并重复使用至少五次而不会失去活性，并可用于克级反应，实现了52.6 h−1的高转化频率和1.34的低E因子，表现出高原子经济性和可持续性。值得注意的是，该催化剂能够有效适应各种取代基的电子效应，对具有电子给体或电子受体基团的底物表现出不同的反应趋势，这对氧化偶联机制至关重要。总体而言，这项研究通过无添加剂条件、温和的操作温度以及层状Cu-MOF的设计精度，实现了重大突破。
