近日，由我校化學與環境科學學院包永勝教授領銜的“苯系煤化工產品精準轉化”自治區高等學校創新團隊，在英國皇家化學會期刊Green Chemistry（中科院一區Top期刊）發表了“葡萄糖基類黑素負載的鈀單原子/團簇共催化劑實現兩個簡單芳烴的位點選擇性脫氫交叉偶聯”（Glucose-based melanoidin-supported palladium single-atoms/clusters cocatalyst for site-selective cross-dehydrogenative coupling of two simple arenes）的最新科研成果（Green Chem. 2025, 27, 15249）。
響應國家及內蒙古自治區發展新型綠色、環保煤化工的需求，內蒙古自治區煤炭加工由以煉焦為主向現代煤化工為主轉變，形成了煤制烯烴、煤制油、煤制氣、煤制醇、煤制氨等煤基新興產業。但是，作為煉焦產業的主要副產物，煤基芳烴及其下游高端產品的開發應用仍然是我區發展完整現代煤化工產業體系的空缺和短板。直接C-H鍵功能化能夠精準地一步合成C-C鍵或者C-雜原子鍵，將低值煤基芳烴直接轉化為高值精細化工產品，如藥物中間體、有機光伏材料、有機發光二極管材料等，具有最佳步驟經濟性和原子經濟性（見圖1）。但是由于芳烴中C-H鍵的惰性以及C-H鍵之間的化學模糊，如何實現高效活化以及精準控制區域選擇性是開發煤基芳烴精細化工產品所面臨的最主要目標和挑戰。
圖1：煤基芳烴的生產來源及高值化利用
研究團隊以煤基芳烴-苯為反應底物，通過設計制備葡萄糖基類黑素負載的鈀單原子/團簇共催化劑，實現了多相鈀催化的芳香醛與苯的多樣性導向脫氫交叉偶聯反應（見圖2）。這種新型鈀單原子/團簇共催化劑表現出超出均相鈀催化劑的催化活性以及出色的穩定性。多種反應前后催化劑的表征證明，穩定的d-電子缺乏鈀位點是優異催化活性的關鍵（見圖3）。同時，葡萄糖基類黑素載體中的亞胺鍵與鈀之間的強金屬載體相互作用使得這些d-電子缺乏鈀位點在低配位數情況下保持穩定。
研究團隊巧妙利用鈀單原子/團簇共催化策略，通過發展高效可控的催化途徑，將低值煤基芳烴精準轉化為多種苯系藥物中間體、有機功能材料等重要的高值精細化工產品，具有重要的理論意義和廣闊的產業應用前景。
圖2：多相鈀催化位點選擇性脫氫交叉偶聯CDC反應的挑戰
圖3：鈀單原子/團簇共催化劑的表征。圖片來源：Green 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“苯系煤化工產品精準轉化”自治區高等學校創新團隊（NMGIRT2302）、國家自然科學基金（22261044）、內蒙古科技計劃項目（2025KYPT0075）等項目的支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1039/d5gc03792a
來源：化學與環境科學學院
