近日，化學與環境科學學院包永勝科研團隊在Nature旗下期刊Communications Chemistry（中科院一區Top期刊）發表了“非酶褐變葡萄糖負載的鈀單原子/團簇共催化劑打破C(sp3)-H芳基化的活性-選擇性權衡”（Palladium single-atom/cluster cocatalyst supported on non-enzymatic browning glucose breaks the activity-selectivity trade-off in C(sp3)-H arylation）的最新科研成果。
均相鈀催化惰性C-H鍵與碘苯的直接偶聯反應是一個合成天然產物、有機功能材料的先進方法。但是這種方法面臨催化劑/產物分離困難、貴金屬難回收等局限，很難用于大規模工業化生產。另外，螯合輔助策略是實現精準控制C-H鍵的選擇性活化的常用方法，但是已經報道的多相鈀催化劑，如鈀納米顆粒和鈀單原子，在螯合輔助C-H鍵活化反應中很難兼顧高催化活性和高選擇性。針對上述科學問題，研究團隊利用食品科學中常見的美拉德反應，開發了一種非酶褐變葡萄糖負載的鈀單原子/團簇共催化劑，用于多種惰性C-H鍵與碘苯的直接偶聯反應的高效、穩定多相鈀催化劑。
圖說：食品科學與化學學科交叉——非酶褐變葡萄糖負載的鈀單原子/團簇共催化劑
研究團隊利用多種表征手段證明，鈀單原子/團簇與載體中多種配位基團，尤其是亞胺基團，形成了強金屬-載體相互作用（SMSI）。這種SMSI能夠在反應過程中穩定高價態的鈀活性位點于載體表面，從而打破了經由PdII/PdIV催化循環的螯合輔助C(sp3)-H芳基化反應的活性-選擇性權衡，實現了脂肪C(sp3)-H鍵的高效選擇性功能化。
圖說：鈀單原子/團簇共催化劑的表征。圖片來源：Commun. Chem.
該研究依托內蒙古自治區綠色催化重點實驗室（2024年重組）的科研力量與成果數據，并得到國家自然科學基金（22261044）、內蒙古自治區高等學校創新團隊（NMGIRT2302）、內蒙古科技計劃項目（2025KYPT0075）等項目的支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s42004-025-01693-x
