【海川科技前沿】大连化物所开发亚纳米结构氢化物实现苯的非氧化偶联新路径

海川老鱼 · 发表于 2025-11-15 10:27:15

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近日，我所氢化物能源化学研究中心（DNL1901组群）陈萍研究员、郭建平研究员团队与华中师范大学饶立副教授合作，开发出一种具有亚纳米结构的负载氢化铕催化剂，该催化剂在温和、非氧化条件下，实现了苯直接脱氢偶联制备联苯的催化过程。该研究揭示了氢化物在惰性碳-氢（C-H）键活化中的独特作用机制，为绿色高效构筑碳-碳（C-C）键提供了新途径。

联苯类化合物是有机合成和精细化工领域的重要结构单元。通过C-H/C-H键直接活化构建C-C键，被认为是一条经济且环境友好的理想合成路径。然而，苯分子的C-H键键能高达113 kcal·mol-1，化学惰性高，活化难度大；另一方面，从热力学角度看，苯直接偶联生成联苯与氢气的过程也属于不利反应。目前，苯的C-C键偶联通常依赖贵金属（例如钯）催化的氧化偶联反应，这类反应往往需要使用过量氧化剂和复杂添加剂。而现有的少数非氧化偶联体系大多需要使用化学计量比的强还原剂（例如碱金属、石墨钾等），并需后续水解步骤释放联苯产物，难以实现催化循环。因此，在非氧化条件下实现苯分子的催化偶联被视为一项极具挑战的研究课题。

陈萍与郭建平研究团队聚焦氢化物材料介导的惰性小分子活化与转化研究。在前期工作中，团队系统探索了氢化物材料在氮气活化转化（Nat. Chem.，2017；Nat. Energy，2018；Nat. Catal.，2021；Nat. Chem.，2024），以及乙炔和芳香化合物等有机小分子反应（J. Am. Chem. Soc.，2021；J. Am. Chem. Soc.，2022；Nat. Commun.，2025）中的独特功能，展现出氢化物在惰性化学键活化中的重要潜力。

基于以上研究基础，在本工作中，团队采用液氨浸渍-加氢还原方法，制备出高分散的亚纳米结构氢化铕催化剂（EuHx/MgO）。该催化剂能够在无氧化剂、无需后处理的条件下，实现苯分子的直接脱氢偶联反应，生成联苯与氢气两种高价值产物。理论计算表明，催化剂表面Eu-H物种在C-H键活化及C-C键偶联过程中发挥关键作用：一方面促进苯环C-H键活化及脱质子化过程；另一方面通过调控苯与联苯在催化剂表面的吸附、脱附能垒，实现高效催化循环，展现了氢化物介导C-H活化的新模式。

海川老鱼 · 发表于 2025-11-15 14:05:09