原子精確的金屬團(tuán)簇是一類新興納米材料，它結(jié)合了均、多相金屬催化劑的優(yōu)勢，在催化有機(jī)反應(yīng)過程中具有兼?zhèn)涓叽呋钚浴⑦x擇性以及催化劑回收的潛力。此外，金屬團(tuán)簇的精確結(jié)構(gòu)還有利于深入研究其催化機(jī)理，對(duì)開發(fā)優(yōu)勢催化劑至關(guān)重要。金屬團(tuán)簇催化劑設(shè)計(jì)的核心挑戰(zhàn)在于平衡其穩(wěn)定性和催化活性：惰性配體保護(hù)的金屬團(tuán)簇表面缺乏有效的催化活性位點(diǎn)，而相對(duì)活潑的金屬團(tuán)簇則在催化過程中容易團(tuán)聚或分解導(dǎo)致催化劑失活。 受路易斯酸堿催化的啟發(fā)，近日，安徽大學(xué)李漫波教授和寧波大學(xué)許文武教授合作，在金屬團(tuán)簇表面同時(shí)引入路易斯酸堿位點(diǎn)。路易斯酸堿對(duì)的同時(shí)存在既有效增強(qiáng)了金屬團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，又能通過協(xié)同催化作用同時(shí)活化多組分底物，在四組分Ugi反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化能力。
基于課題組前期的研究基礎(chǔ)，作者在團(tuán)簇合成過程中引入膦-氮-膦（PNP）pincer配體以及金屬鎘，合成了同時(shí)具有路易斯堿性氮位點(diǎn)和路易斯酸性鎘位點(diǎn)的金團(tuán)簇Au35Cd2(PNP)(SR)18Cl（R = Adm）。相鄰Au35Cd2團(tuán)簇分子表面的路易斯酸堿位點(diǎn)相互作用，有效增強(qiáng)了該團(tuán)簇在有機(jī)體系中的穩(wěn)定性。 基于路易斯酸性的鎘位點(diǎn)活化醛和胺生成亞胺中間體、路易斯堿性的氮位點(diǎn)活化羧酸、以及金位點(diǎn)活化異腈，Au35Cd2團(tuán)簇能高效催化Ugi反應(yīng)。動(dòng)力學(xué)研究表明該催化反應(yīng)的表觀活化能為5.81KJ/mol，表明了團(tuán)簇活化該四組分反應(yīng)底物的能力。此外，Au35Cd2團(tuán)簇催化劑在反應(yīng)過程中表現(xiàn)出均相體系，而在反應(yīng)過后能較容易地通過柱層析、離心進(jìn)行分離，因而兼具均、多相催化的優(yōu)勢。以Au35Cd2團(tuán)簇的原子精確結(jié)構(gòu)為依托，結(jié)合控制實(shí)驗(yàn)，作者提出了團(tuán)簇表面路易斯酸堿位點(diǎn)協(xié)同活化的團(tuán)簇催化反應(yīng)機(jī)制。許文武教授通過對(duì)團(tuán)簇靜電勢的計(jì)算以及反應(yīng)中間體的模擬，從理論上進(jìn)一步明確了團(tuán)簇兩端的路易斯酸堿位點(diǎn)以及其活化底物的模式。 該工作為構(gòu)筑高效的金屬團(tuán)簇催化劑，以及開發(fā)金屬團(tuán)簇在多組分有機(jī)串聯(lián)反應(yīng)中的催化性能提供了新的思路。 論文信息 Loading Lewis Acid/Base Pair on Metal Nanocluster for Catalytic Ugi Reaction Dr. Ji-Qiang Fan, Yanshuang Li, Prof. Wen Wu Xu, Prof. Man-Bo Li Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202413861 
