基于多孔沸石的独特性质构建功能性过渡金属催化剂实现有机合成的高效催化

Transition metal catalyzed carbon-hydrogen bond activation, carbon-carbon bond coupling and carbon-heteroatoms bonds formation started simple and effective pathways for the construction of the multi-functional groups-containing organic compounds in recent years. However, these metal salts and ligated metal complexes suffer from several drawbacks, such as high metal concentration, low stability, hard separation and difficult recycle, which strongly restrict their applications in industry. In this investigation, we base on the framework characteristics, surface properties and porous features of the porous zeolite, combine the multiformity of the modern organic syntheses chemistry to rationally design and synthesize high active heterogeneous transition metal（such as Pd,Ni and Cu） catalysts for achieving the high-efficiency catalysis in the organic syntheses. The aim of the investigations is as follows: study on the facilitating effect of the framework characteristics, the surface properties and porous features of the porous zeolite on the catalytic performance of porous zeolite assembled metal species catalysts in organic reactions; study on the surface-induced high reactivity of the zeolite nanosheet assembled metal species in organic reactions. Through these investigations, we expect to build a bridge between the homogeneous and heterogeneous catalytic system in science and technology to provide theoretical and practical understandings for the development of new organic synthetic route, providing a clean and economic synthetic strategy.

过渡金属催化的C-H活化、C-C偶联、C-杂原子键形成等反应是构建各种功能有机化合物的重要途径和方法。但是，均相催化体系中金属催化剂难回收利用、易污染产品等缺陷也严重制约了其在工业上的应用。本项目利用多孔沸石的骨架结构特性、表面化学性质以及孔结构特征，结合现代有机合成化学的多样性、复杂性和功能性特点以及有机合成反应的一般性原理，理性设计、合成多孔沸石组装的过渡金属（Pd、Ni、Cu等），实现一些有机反应的高效催化。研究不同类型沸石的骨架结构特性、表面性质对其组装的过渡金属在一些有机合成反应中具有高效催化促进作用的本质；研究多孔沸石的介孔孔壁平面或纳米沸石薄片的表面平壁对特定分子构型反应物的定向诱导吸附作用以及由此产生的对活性和选择性的影响。期望这些研究能够建立一座从均相催化体系过渡到非均催化体系的科学与技术桥梁，为发展新的有机合成路线、清洁的合成方法、经济的合成策略提供认识和实践基础。

过渡金属催化的C-C、C-杂原子键形成等反应是构建各种功能有机化合物的重要途径和方法。但是，均相催化体系中金属催化剂存在难回收利用、易污染环境以及产品难分离等缺陷，严重制约了其在工业上的应用。.本项目中，利用多孔沸石特殊的骨架结构、表面化学性质（酸性、碱性）以及孔结构的特征，制备、合成了高效的过渡金属催化剂（Pd、Cu、Ni），实现绿色合成C-C、C-S、C-Se、C-N键成型反应。多孔沸石的阴离子骨架特性与组装的过渡金属间进行电子传输，改变了过渡金属的电子特性和微结构；沸石的表面化学性质（酸性、碱性）对底物分子的特定的官能团具有吸附活化作用，提高了分子反应活性；以及沸石的微孔结构有利于金属物种的锚定并实现高度分散。部分研究结果发表在J. Catal., Chem. Commun., ChemCatChem, Catal. Today, Ind. Eng. Chem. Res.,等国际期刊上。这些研究和基础数据将为开发高活性的非均相催化剂提供一定的理论依据，为发展新的有机合成路线、清洁的合成方法、经济的合成策略提供认识和实践基础。