近年來，受阻路易斯酸堿對(Frustrated Lewis Pairs，F(xiàn)LPs)因其優(yōu)異的催化性能已在均相催化反應(yīng)中得到廣泛應(yīng)用。在經(jīng)典的FLPs中，路易斯酸(LA)和路易斯堿(LB)形成的活性中心可以有效地活化小分子。然而不僅如此，現(xiàn)在FLPs也被廣泛應(yīng)用至各種異相催化劑，如沸石、金屬氧化物表面及金屬/共價有機(jī)框架等。FLPs功能化的異相催化劑在活化小分子方面顯示出優(yōu)越的催化活性和穩(wěn)定性。近日，我校能源材料化學(xué)研究院沈慧研究員團(tuán)隊與廈門大學(xué)鄭南峰院士團(tuán)隊、我校物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李鋒鈺教授團(tuán)隊合作，創(chuàng)新性地將FLP單元鑲嵌于配體穩(wěn)定的銅納米團(tuán)簇表面，首次提出“受阻路易斯酸堿對團(tuán)簇”（簡稱FLPCluster）新概念。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際化學(xué)類頂級期刊J. Am. Chem. Soc.，題目為“Anchoring Frustrated Lewis Pair Active Sites on Copper Nanoclusters for Regioselective Hydrogenation”，內(nèi)蒙古大學(xué)為該論文第一單位。
在此項研究中，團(tuán)隊巧妙地使用含有2-甲氧基的硫醇配體修飾銅納米團(tuán)簇表面。在這個團(tuán)簇中，硫醇配體與其它有機(jī)配體一起用于穩(wěn)定金屬內(nèi)核，而極為獨特的是，團(tuán)簇表面部分的甲氧基（LB）竟與表面銅原子(LA)配位形成FLP。理論計算表明，正是納米團(tuán)簇表面的FLP活性位點通過異裂途徑活化H2，進(jìn)而才實現(xiàn)溫和條件下的高效催化加氫(見圖)。在本工作中，作者利用[Cu34S7(RS)18(PPh3)4]2+納米團(tuán)簇作為模型催化劑(以下簡稱為Cu34，RSH = 2-甲氧基苯硫醇)，初步探究了FLPCluster在小分子活化中的實際應(yīng)用。
圖1 FLPCluster的設(shè)計策略和Cu34納米團(tuán)簇示例
這項工作通過創(chuàng)造性地將FLPs基元引入至原子精確的納米團(tuán)簇表面，從而誕生出首例受阻路易斯酸堿對團(tuán)簇（FLPCluster），并發(fā)現(xiàn)其具有優(yōu)異的催化性能。該工作體現(xiàn)了納米團(tuán)簇催化與FLP催化相結(jié)合的新思路。FLPCluster兼具受阻路易斯酸堿對與納米團(tuán)簇的優(yōu)勢，不僅能夠如常規(guī)FLPs催化劑進(jìn)行小分子活化，且由于團(tuán)簇表界面配體化學(xué)的精確性，為實現(xiàn)納米催化劑的精準(zhǔn)調(diào)控提供了可能。該工作得到了國家重點研發(fā)計劃課題、國家自然科學(xué)基金、內(nèi)蒙古大學(xué)“駿馬計劃”及內(nèi)蒙古青年科技人才發(fā)展項目的大力支持。
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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c10251
（素材來源：科學(xué)技術(shù)處 編輯：李文娟 審核：朱保華 劉雪峰）
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