近日，化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院包永勝科研團隊與南京大學(xué)謝勁團隊合作在單原子催化領(lǐng)域取得新進展，相關(guān)成果發(fā)表在催化領(lǐng)域頂級期刊ACS Catalysis上，題目為“Tailoring the Coordination Environment of Cu Single Atoms for Achieving Regioselective C?C Bond Activation of Amides”（調(diào)控銅單原子配位環(huán)境實現(xiàn)酰胺區(qū)域選擇性碳-碳鍵活化），論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acscatal.4c05223
此前，張濤、李亞棟憑借對“單原子催化”發(fā)展與應(yīng)用的開創(chuàng)性貢獻，榮獲2024未來科學(xué)大獎-物質(zhì)科學(xué)獎，被稱為中國人自主提出的概念與研究領(lǐng)域。然而，適用于導(dǎo)向或螯合輔助的惰性C-C鍵活化反應(yīng)的原子級分散金屬催化劑仍未見報道。其核心難點在于，與載體近飽和配位的金屬單原子很難與含有多配位點的反應(yīng)底物結(jié)合，進而實現(xiàn)區(qū)域選擇性斷鍵。
單原子催化與有機方法學(xué)的碰撞——單原子催化C-C鍵骨架手術(shù)
對此，科研團隊開發(fā)出一種三氧化鋁負載的銅單原子催化劑，其在酰胺制備尿素的C-C鍵活化反應(yīng)中表現(xiàn)出出色的催化活性，TOF值達到249h-1，是均相銅催化劑的19倍。此項研究有效結(jié)合單原子催化與有機方法學(xué)，為惰性鍵的選擇性活化提供了新的路徑。
銅單原子催化劑的表征
該研究依托內(nèi)蒙古自治區(qū)綠色催化重點實驗室的科研力量與成果數(shù)據(jù)，并得到國家自然科學(xué)基金（22261044、22122103）、國家重點研發(fā)計劃（2022YFA1503200、2021YFC2101901）和內(nèi)蒙古自治區(qū)高等學(xué)校創(chuàng)新團隊（NMGIRT2302）等項目的支持。
包永勝教授，博士生導(dǎo)師，南京大學(xué)博士，內(nèi)蒙古師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院副院長，內(nèi)蒙古自治區(qū)“草原英才”，內(nèi)蒙古自治區(qū)321人才一層次，內(nèi)蒙古自治區(qū)青年創(chuàng)新人才一層次，內(nèi)蒙古自治區(qū)高等學(xué)校“青年科技英才計劃”A類人才，內(nèi)蒙古自治區(qū)高等學(xué)校創(chuàng)新團隊帶頭人，內(nèi)蒙古師范大學(xué)化學(xué)國家一流專業(yè)負責(zé)人，自治區(qū)一流課程《有機化學(xué)》負責(zé)人。主要承擔(dān)本科《有機化學(xué)》課程、研究生《有機催化化學(xué)》《波譜分析》等課程教學(xué)。主要研究方向為過渡金屬催化有機方法學(xué)研究，主持國家自然科學(xué)基金項目3項；出版專著1部，參編專著“Handbook of CH-Functionalization”1部；授權(quán)發(fā)明專利5項；以第一作者（通訊作者）在ACS Cat.,Green Chem., Org. Lett., Org. Chem. Front., Chinese Chem. Lett., Chem. Commun., J. Org. Chem., J. Phys. Chem. C等期刊上發(fā)表高質(zhì)量論文30余篇。2016年獲內(nèi)蒙古自治區(qū)科學(xué)技術(shù)獎自然科學(xué)二等獎，2022年獲第二屆內(nèi)蒙古自治區(qū)高校教師教學(xué)創(chuàng)新大賽一等獎。
