原子精確的金屬團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，金屬團簇的精確結(jié)構(gòu)還有利于深入研究其催化機理，對開發(fā)優(yōu)勢催化劑至關(guān)重要。金屬團簇催化劑設(shè)計的核心挑戰(zhàn)在于平衡其穩(wěn)定性和催化活性：惰性配體保護的金屬團簇表面缺乏有效的催化活性位點，而相對活潑的金屬團簇則在催化過程中容易團聚或分解導(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，在金屬團簇表面同時引入路易斯酸堿位點。路易斯酸堿對的同時存在既有效增強了金屬團簇的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，又能通過協(xié)同催化作用同時活化多組分底物，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，合成了同時具有路易斯堿性氮位點和路易斯酸性鎘位點的金團簇Au35Cd2(PNP)(SR)18Cl（R = Adm）。相鄰Au35Cd2團簇分子表面的路易斯酸堿位點相互作用，有效增強了該團簇在有機體系中的穩(wěn)定性。 基于路易斯酸性的鎘位點活化醛和胺生成亞胺中間體、路易斯堿性的氮位點活化羧酸、以及金位點活化異腈，Au35Cd2團簇能高效催化Ugi反應(yīng)。動力學(xué)研究表明該催化反應(yīng)的表觀活化能為5.81KJ/mol，表明了團簇活化該四組分反應(yīng)底物的能力。此外，Au35Cd2團簇催化劑在反應(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、離心進行分離，因而兼具均、多相催化的優(yōu)勢。以Au35Cd2團簇的原子精確結(jié)構(gòu)為依托，結(jié)合控制實驗，作者提出了團簇表面路易斯酸堿位點協(xié)同活化的團簇催化反應(yīng)機制。許文武教授通過對團簇靜電勢的計算以及反應(yīng)中間體的模擬，從理論上進一步明確了團簇兩端的路易斯酸堿位點以及其活化底物的模式。 該工作為構(gòu)筑高效的金屬團簇催化劑，以及開發(fā)金屬團簇在多組分有機串聯(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 
