華東理工大學化學與分子工程學院、費林加諾貝爾獎科學家聯合研究中心特聘副研究員趙杰課題組，在異相單原子催化領域中取得新進展，展現了異相單原子催化在有機合成中的潛力和前景，相關研究發表于《美國化學會志》。
單原子位點催化劑（SACs）是一類十分具有潛力的多功能異相催化材料，對SACs材料載體的精確修飾可以精細調控其催化反應的活性與選擇性。在均相過渡金屬體系中，設計使用具有不同立體電子特性的配體可以實現卡賓插入反應的化學、立體選擇性調控。然而，當親核底物具有多個反應位點時，實現金屬卡賓高區域/化學選擇性插入反應仍然具有一定的挑戰。
課題組設計合成了一種異相銠單原子催化劑（Rh-SA），利用擴展X射線吸收精細結構（EXAFS）和X射線吸收近邊結構（XANES）等系列方法進行表征，確證了催化劑基本單元為與三個N原子和一個P原子配位的Rh原子。催化探索結果證實，Rh-SA催化劑在卡賓的N?H插入反應中實現了多種功能化苯胺衍生物的高效轉化，其反應產率高且化學選擇性好。基于密度泛函理論研究和動力學實驗結果，此催化劑兼具高活性、高選擇性歸因于卡賓插入的能量勢壘差別和催化過程中配位磷原子對質子轉移的促進效應。
單原子銠催化劑合成與表征示意圖（左）；單原子銠催化卡賓化學選擇性N-H鍵插入反應（右）。圖片來源于《美國化學會志》
相關論文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.4c01408
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