研究開發出一種特殊的可溶性非均相鈀納米顆粒催化劑

　　酰胺和α,β-不飽和酰胺是天然產物、藥物、農用化學品和功能材料中的重要結構單元。在形成酰胺鍵的眾多方法中，烯烴和炔烴的氫氨基甲酰化是制備酰胺和α,β-不飽和酰胺直接和原子經濟的方法。迄今為止，配體調控的鈀（Pd）催化烯炔烴氫氨基甲酰化可選擇性合成馬氏或反馬氏酰胺和α,β-不飽和酰胺。然而，目前烯炔烴氫氨基甲酰化反應大多依賴于昂貴的均相或多相Pd催化劑，存在催化劑用量高、反應活性低、區域選擇性差、底物范圍有限以及反應條件苛刻等弊端，制約烯炔烴氫氨基甲酰化反應的實際應用。

　　前期，中國科學院青島生物能源與過程研究所研究員楊勇帶領的低碳催化轉化研究組通過動態亞胺化學開發了一種骨架中含有三苯基膦結構單元的功能性多孔有機分子籠（PPOC）。作為獨特的多孔材料，其實現了高度分散、亞納米尺寸Pd納米顆粒（PdNPs）的可控合成（Pd@PPOC），并表現出優異的芳基鹵化物交叉偶聯反應的催化活性（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020, 12, 53141.）。

　　近期，基于Pd@PPOC催化劑中PdNPs與分子籠骨架中膦配體間強相互作用，以及具有獨特空腔和開放的窗口多孔分子籠在有機溶劑中優異的可溶性特點，青島能源所科研人員通過系統的條件優化，實現了烯烴和炔烴與胺和CO的高效高選擇性氫氨基甲酰化。該催化反應具有廣泛的官能團耐受性和底物適用性，并以高收率合成了一系列支鏈酰胺和α,β-不飽和酰胺。與目前最先進的工業催化劑相比，Pd@PPOC表現出更優秀的催化活性和區域選擇性。此外，這種可溶性非均相Pd催化劑具有高穩定性及易分離和回收使用的優勢。研究工作展示了功能性多孔有機分子籠PPOC在選擇性催化中的應用潛力，并為烯炔烴的氫氨基甲酰化提供了綠色高效新途徑。

　　相關研究成果已經申請發明ZL，并作為內封面和熱點文章發表在《綠色化學》（Green Chemistry）上。研究工作得到青島能源所自主部署基金、山東能源研究院基金、中科院潔凈能源創新研究院合作基金等的支持。

研究開發出高區域選擇性烯烴和炔烴氫氨基甲酰化“可溶性”非均相鈀納米顆粒催化劑