基于高山酸模叶提取物修饰的磁性纳米颗粒负载钯纳米催化剂在Ullmann自偶联反应中的高效应用研究

本研究针对传统Ullmann偶联反应条件苛刻、催化剂回收困难等问题，开发了一种由高山酸模叶（Rumex alpinus L.）提取物介导的Fe3O4/extract/Pd NPs磁性纳米催化剂。通过FE-SEM、TEM、EDX等表征证实其结构稳定性，在合成联芳烃类化合物中展现出优异催化活性（氯代芳烃除外），并可循环使用7次无显著活性衰减，为绿色化学合成提供了新策略。

　　

在有机合成领域，联芳烃化合物作为药物、农用化学品和功能材料的关键骨架，其高效绿色合成始终是研究热点。传统Ullmann偶联反应虽能构建C-C键，但需高温高压条件且催化剂难以回收。金属纳米颗粒（MNPs）因其高比表面积在催化领域优势显著，其中钯纳米颗粒（Pd NPs）更因其卓越的催化性能备受关注。然而，如何实现Pd NPs的绿色制备并解决催化剂分离难题，成为制约其工业化应用的关键瓶颈。

King Khalid University的研究团队创新性地利用高山酸模叶提取物的双重功能（还原剂和稳定剂），在温和条件下将Pd NPs锚定于磁性Fe₃O₄纳米颗粒表面，构建出Fe₃O₄/extract/Pd NPs复合催化剂。该研究发表于《Journal of Organometallic Chemistry》，通过多尺度表征和性能测试，证实该催化剂在Ullmann自偶联反应中兼具高效性与可回收性，为可持续催化提供了范例。

关键技术包括：1）植物提取物介导的生物还原法合成纳米复合材料；2）FE-SEM（场发射扫描电镜）、TEM（透射电镜）等形貌表征；3）EDX（能量色散X射线光谱）元素分析；4）VSM（振动样品磁强计）检测磁性；5）ICP-OES（电感耦合等离子体发射光谱）定量Pd负载量。

【研究结果】
◆ 材料制备：通过共沉淀法合成Fe₃O₄ NPs后，利用植物提取物将Pd²⁺原位还原为均匀分布的Pd NPs（粒径约15 nm），XRD显示面心立方晶体结构。
◆ 表征分析：VSM证实催化剂饱和磁化强度达45 emu/g，可实现磁分离；EDX谱中Pd特征峰证实成功负载；ICP显示Pd含量为3.2 wt%。
◆ 催化性能：在碘苯自偶联反应中取得98%收率，但对氯苯活性较低（收率<30%）。循环实验表明7次使用后活性保持90%以上，TEM证明循环后颗粒无明显团聚。

【结论与意义】
该研究开创性地将植物提取物应用于纳米催化剂设计，实现了Pd NPs的绿色合成与磁性载体固定化的双重突破。相较于传统均相催化剂，该体系具有三大优势：1）反应条件温和（80°C即可进行）；2）通过外部磁场实现快速分离；3）植物多酚类物质有效防止Pd NPs氧化失活。尽管对氯代底物的催化效率有待提升，但其在联芳烃合成中的普适性已为药物中间体规模化生产提供了新思路。研究获得King Khalid University重大研究计划资助（RGP2/323/46），相关技术有望拓展至其他交叉偶联反应体系。