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設(shè)計(jì)制備了一種附載于碳納米管的鐵單原子催化劑（Fe-Nx/CNTs），該催化劑對(duì)于β-烯胺酮分子的合成顯示了較高的活性，且具有優(yōu)越的重復(fù)利用性能。
單原子催化，F(xiàn)e-Nx材料，碳納米管，C-N鍵構(gòu)筑
含氮化合物廣泛存在于在食品、醫(yī)藥、材料及化工等領(lǐng)域。關(guān)于含氮化合物的高效構(gòu)筑往往是有機(jī)化學(xué)科學(xué)家們研究的熱點(diǎn)。含氮化合物的合成關(guān)鍵在于C-N鍵的高效構(gòu)筑，傳統(tǒng)的合成C-N鍵的策略多為均相催化，且使用到了貴金屬催化劑，往往具有高成本、高污染和原子經(jīng)濟(jì)性低等不足。單原子催化劑作為一類(lèi)原子級(jí)分散的催化劑，多以單核金屬配合物或固定在載體上的單金屬原子形式存在，在催化活性及選擇性方面展現(xiàn)出卓越的潛力。目前已有多種不同類(lèi)型的單原子催化劑被設(shè)計(jì)并成功應(yīng)用于能源、化學(xué)生產(chǎn)及環(huán)境修復(fù)等領(lǐng)域，且發(fā)揮出異相催化的優(yōu)勢(shì)，展現(xiàn)了優(yōu)異的重復(fù)利用性能，符合綠色化學(xué)和原子經(jīng)濟(jì)性的理念。本文設(shè)計(jì)制備了一種附載于碳納米管的鐵單原子催化劑Fe-Nx/CNTs，并成功通過(guò)該催化劑實(shí)現(xiàn)了C-N鍵的構(gòu)建，合成得到了17種β-烯胺酮。研究人員通過(guò)高角度環(huán)形暗場(chǎng)掃描透射電鏡(HAADF-STEM)和傅里葉變換擴(kuò)展X射線(xiàn)吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜(FT-EXAFS)，結(jié)合X射線(xiàn)光電子能譜(XPS)，證明Fe以單原子形式存在于碳納米管中，并與周?chē)?個(gè)N原子配位。該Fe-Nx組分不同于對(duì)比例的Fe-Ox組分，其對(duì)于C-N鍵的構(gòu)筑顯示出獨(dú)特的活性，是催化劑的活性中心。克級(jí)規(guī)模實(shí)驗(yàn)表明Fe-Nx/CNTs催化劑可以應(yīng)用于克級(jí)規(guī)模合成β-烯胺酮，具有產(chǎn)業(yè)應(yīng)用潛力。此外使用該催化劑，能夠合成具有藥理活性的分子DM27和H2L4。重復(fù)利用實(shí)驗(yàn)表明，在初次使用該催化劑合成β-烯胺酮之后，通過(guò)簡(jiǎn)單的過(guò)濾，即可實(shí)現(xiàn)催化劑的回收，且在之后同樣的六次重復(fù)利用過(guò)程中沒(méi)有顯示出明顯的活性降低。另外所合成的β-烯胺酮底物是重要的有機(jī)合成中間體，衍生化實(shí)驗(yàn)表明相關(guān)烯胺酮可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化生成三氮唑、異噁唑及氯取代產(chǎn)物。
相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Chem.-Eur. J. (DOI: 10.1002/chem.201905468)上，丁奇峰和于楊為文章的共同第一作者，黃菲和黃和為文章的通訊作者
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/chem.201905468
