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恭喜贾胜超的工作发表在Journal of Catalysis
发布时间:2024-04-01

负载型催化剂作为一种最典型的多相催化剂,应用广泛。其中,负载金属组分是其催化活性的主要来源,因而负载金属的化学态对于催化剂性能的影响颇为显著。由于金属-载体相互作用的差异,负载金属组分的化学状态往往不同,因此,识别活性最高的金属物种对于高效催化剂的设计尤为重要。

胺类化合物作为一种高附加值化学品,在药物,染料,聚合物等领域应用广泛。相比较于传统合成方法,以醇为原料借氢胺化合成胺颇具潜力。醇的来源相对广泛,且廉价易得,因此在工业生产中颇具优势。与此同时,通过解锁醇中的氢用于体系自供氢,借氢胺化可以在无外加氢源的条件下进行,因而具备较高的原子经济性,同时避免了外加氢源消耗所带来的成本问题。

传统的借氢胺化主要有三步:醇脱氢到对应的醛/酮;醛/酮与NH3/胺缩合到亚胺/席夫碱;席夫碱加氢到对应的胺类化合物。在这个过程中,醇脱氢是整个反应的决速步骤并且往往需要在高温下进行(通常在160℃以上)。高温不仅加速了能源的过度消耗,同时加剧了aldol缩合等副反应的进行,使得目标产物的选择性有所降低。尽管氧化剂,金属助剂的使用可以在一定程度上降低反应温度,但助剂大量使用所产生的有害污染物仍旧不容乐观。因此,如何设计高效催化剂,在无外加助剂的前提下实现温和条件下借氢胺化合成胺变得尤为重要,但颇具挑战。

本工作以Pt/CeO2为模型催化,通过改变Pt的负载量以及不同Pt/CeO2催化性能的比较,最终识别出了一种高价态的Ptδ+物种,并在此基础上设计出了一种高活性的0.38Pt/CeO2催化剂,在无外加助剂的前提下可以在80℃下完成环戊醇和环戊胺借氢胺化制备二级胺,为目前文献报道的最温和的反应条件。良好的环戊醇脱氢活性是其在借氢胺化中具备高活性的主要原因,优化后目标产物的收率接近90%且该催化剂具备一定的普适性,同样可以在温和条件下完成1-丁醇,苯甲醇等伯醇以及环戊醇,环己醇等仲醇向对应胺的转化。

第一作者:贾胜超

通讯作者:王艳芹

https://doi.org/10.1016/j.jcat.2024.115407