C-O键加氢反应中催化剂上活性铜物种存在平衡效应

C-O键加氢反应是有机合成中的关键环节。铜基催化剂因其卓越的活性和选择性催化C-O键加氢能力备受学者们的关注。其中，活性铜物种的催化作用机制是研究者们长期争论的焦点。天津大学马新宾教授及其团队利用蒸氨法制备了一系列形貌结构相似但铜物种差异明显的催化剂，揭示了催化过程中不同价态铜物种之间的协同作用与平衡机制。

作者实现了对催化剂表面结构与活性铜物种价态分布有效调控，并以醋酸甲酯加氢为探针反应，发现当催化剂表面可接近的Cu⁰低于一定数量时，反应性能与Cu⁰的比表面积线性相关；相反，则与Cu⁺比表面积线性相关。这种平衡效应解决了目前研究中的巨大争议，为均相或非均相加氢反应机制的研究提供了新的思路。同时，结合原位红外与密度泛函理论计算，作者证明了铜物种的协同催化作用，即Cu⁰控制解离氢气，Cu⁺促进甲氧基或酰基的吸附活化。该发现对加氢催化剂的理性设计具有重要意义。

这一研究成果发表于《ACS Catalysis》上。

http://dx.doi.org/10.1021/acscatal.5b01678