ACS Catal.：高活性以及抉择性铜基单原子多相催化剂 – 质料牛

一、高活【导读】

金属均相催化剂对于快捷、性及性铜相催高效地破费化学品至关紧张。抉择基单三唑是原多制备药物、农药、化剂做作化合物以及功能质料的质料关键基元，叠氮化物—炔点击环加成是高活天生三唑的紧张均相同映的一个实例。一锅三组分地域抉择性叠氮基环加成是性及性铜相催分解药物以及详尽化学品的紧张反映，也可运用于体内代谢标志生物技术。抉择基单基于与辅助配体配位的原多铜物种的均相催化剂经罕用于妨碍该反映，与基于负载的化剂铜纳米颗粒的老例非均相催化剂比照，具备优异的质料催化活性以及抉择性。可是高活，催化剂接管的性及性铜相催挑战限度了这些均相催化剂的大规模运用。

二、抉择基单【下场掠影】

为了处置以上难题，意大利米兰理工大学Gianvito Vilé教授团队报道了一系列高催化功能的多相铜基单原子催化剂用于三唑分解，重点是对于催化剂的妄想以及功能的周全清晰。经由三氰基甲烷聚合制备以缔造一个散漫电子妄想，其中介孔石墨氮化物载体作为原子散漫的铜物种的配体。随后经由一系列光谱以及实际措施对于质料特色以及金属的精确位置/配位妨碍了合成。这些催化剂被用于在无碱条件下叠氮—炔点击反映分解1,2,3-三唑化合物。与均相对于照催化剂比照，单原子铜催化剂展现出更好的活性以及抉择性。密度函数实际合计证明了这一服从，并表明反映经由Cu₁上的乙炔基的活化所发生的能垒妨碍，这一步骤的活性主要受金属与载体的配位影响。该论文以题为“Azide-Alkyne Click Chemistry over a Heterogeneous Copper-Based Single-Atom Catalyst”宣告在驰名期刊ACS Catalysis上。

三、【中间立异点】

开拓了一系列高催化功能的多相铜基单原子催化剂用于无碱条件下三唑分解，与其余报道的均相催化剂比照，展现出更好的活性以及抉择性。

四、【数据概览】

图一、催化剂的成份合成© 2022 ACS publication

多相催化剂的（a）X射线衍射图以及（b）N₂物理吸附等温线。

图二、催化剂的妄想合成© 2022 ACS publication

saCu-2@mpgC₃N₄的（a）SEM、（b）HR-TEM以及（c）AC HAADF-TEM表征。

图三、催化剂概况合成© 2022 ACS publication

（a）saCu-1@mpgC₃N₄以及（a）saCu-2@mpgC₃N₄的Cu 2p XPS表征。

图四、单原子催化剂的精粗妄想© 2022 ACS publication

（a）saCu-1@mpgC₃N₄以及saCu-2@mpgC₃N₄的Cu XANES表征，以Cu₂O以及CuO作为比力。

（b）saCu-1@mpgC₃N₄（顶部）以及saCu-2@mpgC₃N₄（底部）的广延X射线罗致精粗妄想。

（c-g）铜基单原子催化剂的可能模子妄想。

图五、催化剂的功能表征© 2022 ACS publication

（a-b）反映光阴以及反映温度对于差距催化剂（mpgC₃N₄、CuCl₂、CuCl以及saCu-2@mpgC₃N₄）的影响。

（c）saCu-2@mpgC₃N₄催化剂的循环晃动性。

（d）saCu-1@mpgC₃N₄以及saCu-2@mpgC₃N₄的催化活性比力。

图六、催化机理钻研© 2022 ACS publication

（a）提出的负载型Cu₁物种上三唑天生的催化循环。

（b）130℃时的反映吉布斯逍遥能变。

五、【下场总结】

综上所述，钻研职员报道了一种用于点击化学的晃动的单原子催化剂，该催化剂仅由富含稀土的元素制成。这种新型催化剂运用介孔石墨碳氮妄想以及电子性子来捉拿铜物种，模拟并逾越了金属络合物中均相配体的优势功能。份子水平的钻研展现，反映经由Cu₁物种上的炔基部份的活化所提供的能垒妨碍，这一步骤主要受金属以及载体之间的配合影响。这些发现进一步证明了经由清晰精确的金属配位来优化单原子催化剂的紧张性，并有助于优化丰硕的单原子催化剂，以用于点击化学以及其余详尽化学品以及制药历程中具备挑战性的化学反映。

文献链接：Azide-Alkyne Click Chemistry over a Heterogeneous Copper-Based Single-Atom Catalyst (ACS Catal.,2022, 12, 2947−2958)

本文由赛恩斯供稿

(责任编辑：焦点)