Pd@dppe@Fe3O4磁性纳米催化剂:温和条件下高效实现aldimines苯基化,推动C-C键绿色合成

【字体: 时间:2025年07月15日 来源:Applied Surface Science Advances 7.5

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  为解决均相催化剂在C-C键形成中存在的金属残留、回收困难及高成本问题,研究人员开发了基于Pd@dppe@Fe3O4磁性纳米颗粒的新型异相催化剂。该催化剂通过共价锚定dppe配体(bisphosphine ligand)并负载钯,在温和条件下高效促进苯基硼酸对aldimines的1,2-加成反应,产率高达98%,且可磁性回收重复使用。这一成果为可持续有机合成提供了环保解决方案,降低工业应用风险。

  

在有机合成领域,C-C键形成反应是构建复杂分子骨架的核心,尤其在药物和生物活性分子合成中不可或缺。然而,传统均相催化剂(如钯或铑配合物)虽高效,却面临诸多痛点:高昂的金属成本、对空气和湿度的敏感性,以及难以去除的毒性残留,这些缺陷严重限制了工业规模化应用。更令人头疼的是,异相催化策略在1,2-加成反应中研究较少,现有磁性催化剂因钯分布不均和空间位阻导致活性低下。例如,前期开发的dppe@Pd@Fe3O4催化剂在aldimines苯基化中表现不佳,突显了配体锚定方式和活性位点可及性的关键挑战。这些瓶颈不仅推高了生产成本,还阻碍了绿色化学原则的实践,亟需一种兼具高活性、易回收且环境友好的新型催化系统。

为解决上述问题,研究人员在《Applied Surface Science Advances》上发表了一项创新研究。他们设计并合成了Pd@dppe@Fe3O4磁性纳米催化剂,通过共价锚定dppe配体于Fe3O4纳米颗粒表面,再负载钯物种,实现了活性位点的均匀分散和低空间位阻。该催化剂在苯基硼酸与aldimines的1,2-加成反应中展现出卓越性能,产率高达98%,并可磁性回收重复使用5次以上。这一成果不仅突破了异相催化在C-C键形成中的效率瓶颈,还为药物中间体(如二级胺)的可持续合成提供了新范式,推动绿色化学发展。

为开展研究,研究人员采用多步合成与表征技术:首先通过共沉淀法制备Fe3O4磁性纳米颗粒(Magnetic nanoparticles, MNPs),再以共价键固定dppe配体形成dppe@Fe3O4,最后在碱性条件下负载钯盐生成Pd@dppe@Fe3O4。催化剂通过能量色散X射线光谱(EDX)、扫描电子显微镜(SEM)、透射

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