华东理工大学化学与分子工程学院、费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心特聘副研究员赵杰课题组，在异相单原子催化领域中取得新进展，展现了异相单原子催化在有机合成中的潜力和前景，相关研究发表于《美国化学会志》。
单原子位点催化剂（SACs）是一类十分具有潜力的多功能异相催化材料，对SACs材料载体的精确修饰可以精细调控其催化反应的活性与选择性。在均相过渡金属体系中，设计使用具有不同立体电子特性的配体可以实现卡宾插入反应的化学、立体选择性调控。然而，当亲核底物具有多个反应位点时，实现金属卡宾高区域/化学选择性插入反应仍然具有一定的挑战。
课题组设计合成了一种异相铑单原子催化剂（Rh-SA），利用扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）和X射线吸收近边结构（XANES）等系列方法进行表征，确证了催化剂基本单元为与三个N原子和一个P原子配位的Rh原子。催化探索结果证实，Rh-SA催化剂在卡宾的N?H插入反应中实现了多种功能化苯胺衍生物的高效转化，其反应产率高且化学选择性好。基于密度泛函理论研究和动力学实验结果，此催化剂兼具高活性、高选择性归因于卡宾插入的能量势垒差别和催化过程中配位磷原子对质子转移的促进效应。
单原子铑催化剂合成与表征示意图（左）；单原子铑催化卡宾化学选择性N-H键插入反应（右）。图片来源于《美国化学会志》
相关论文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.4c01408
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