壳聚糖功能化磁性复合物锚定钌纳米颗粒的设计制备及其在Suzuki-Miyaura偶联反应中的可持续催化应用

研究人员针对传统均相催化剂难以回收的问题，开发了壳聚糖(CS)修饰的Fe3O4/Si@CS-Ru NPs磁性纳米催化剂。通过共沉淀法构建核壳结构，结合TEM/SEM等表征证实其稳定性，该催化剂在Suzuki-Miyaura偶联反应中展现出高效催化活性（7次循环后仍保持活性）和磁分离特性，为绿色化学合成提供了新思路。

　　

在有机合成领域，Suzuki-Miyaura偶联反应是构建C-C键的重要工具，但传统钯催化剂存在价格昂贵、难以回收等问题。为此，King Khalid University（沙特阿拉伯国王哈立德国王大学）的研究团队创新性地开发了基于钌(Ru)的磁性纳米催化剂Fe₃O₄/Si@CS-Ru NPs，相关成果发表在《Journal of Organometallic Chemistry》。

研究采用三步法构建催化剂：首先通过共沉淀法制备Fe₃O<4纳米颗粒，经TEOS水解包覆二氧化硅(Si)层；随后用天然高分子壳聚糖(CS)修饰表面；最后原位还原固定钌纳米颗粒(Ru NPs)。关键技术包括SEM/TEM形貌分析、EDX元素分布检测、VSM磁性能测试以及ICP-OES定量分析。

【Fabrication of Fe₃O₄/Si nanocomposite】
通过优化NH₃浓度和TEOS添加量，成功构建了厚度均匀的硅壳层，TEM显示核壳结构完整，粒径约50nm。

【Characterized analysis of Fe₃O₄/Si@CS-Ru NPs】
EDX-mapping证实Ru元素均匀分布在CS基质中，VSM显示饱和磁化强度达45 emu/g，确保磁分离效率。ICP-OES测得Ru负载量为3.2wt%。

【Conclusions】
该催化剂在芳基卤化物偶联反应中转化率>95%，且经7次循环后活性保持90%以上。热过滤实验证实其真正的异相催化机制，未检测到Ru溶出。

这项研究的意义在于：1）开发了环境友好的生物模板固定化技术；2）首次实现Ru基磁性催化剂在Suzuki反应中的高效应用；3）为贵金属催化剂的循环利用提供了新范式。研究获得King Khalid University大型科研项目（RGP2/195/46）资助，作者Ali M Hussein等声明无利益冲突。