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中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所功能性低碳分子研究獲新進(jìn)展
功能性低碳硅烷分子是合成農(nóng)藥、藥物和其他精細(xì)化學(xué)品的關(guān)鍵中間體，其合成研究已成為催化領(lǐng)域的重要內(nèi)容。雙原子催化劑（DACs）具有明確的活性中心，相鄰活性位點(diǎn)的互補(bǔ)功能和協(xié)同作用可調(diào)控電子結(jié)構(gòu)、優(yōu)化反應(yīng)中間體在活性位點(diǎn)上的吸附能，是研究功能性低碳硅烷分子合成的理想模型。
近日，中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所羰基合成與選擇氧化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室發(fā)展出一種具有明確結(jié)構(gòu)的Cu-Co雙原子催化劑（CuCo-DAC），研究人員通過將催化劑結(jié)構(gòu)從單原子轉(zhuǎn)變?yōu)殡p原子，調(diào)控了水活化反應(yīng)路徑，實(shí)現(xiàn)了功能性低碳硅醇分子的綠色合成。相關(guān)論文發(fā)表于《Angewandte Chemie International Edition》。
該催化體系活性位點(diǎn)結(jié)構(gòu)明確、穩(wěn)定性高，具有優(yōu)異的催化活性和底物適用性，為功能性低碳硅烷分子的綠色合成研究提供了新的思路。
一系列催化劑結(jié)構(gòu)表征確定了Cu-Co雙原子催化劑中存在金屬-N配位和Cu-Co配位。同時(shí)，研究人員進(jìn)一步驗(yàn)證了雙原子是以CuCoN6(OH)為基本結(jié)構(gòu)單元錨定在氮摻雜碳材料上，其中羥基官能團(tuán)與原子Co鍵合。
進(jìn)一步DFT計(jì)算表明，CuCo-DAC體系和Cu/Co-SAC體系經(jīng)歷了不同的反應(yīng)機(jī)制。在CuCo-DAC體系中水分子解離成具有低活化勢(shì)壘的H*和OH*物種，水的活化是反應(yīng)決速步。而Cu/Co-SAC體系中水分子作為親核試劑直接參與反應(yīng)，氫氣生成是反應(yīng)決速步。
相關(guān)論文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202313343
CuCo-DAC催化劑結(jié)構(gòu)表征結(jié)果。蘭州化物所供圖。
