用于芳香酮选择和不对称加氢的高选择性金属催化剂的研究

Anisotropic metal nanocrystals with uniform size and different shapes were applied in the chemoselective and enantioselective hydrogenations of aromatic ketones. The unique properties of the anisotropic metal nanocrystals with specific shapes, such as uniform active sites and tunable surface atomic arrangements are promising to overcome the shortcomings of the conventional metal hydrogenation catalysts, such as low C=O selectivity and low enantioselectivity. Based on anisotropic nanocrystals, clarify the influence of the metal surface structure on the catalytic properties, establish the sequence of the activity, C=O selectivity and enantioselectivity on the different metal facets, and develop highly chemoselective and enantioselective catalysts for the hydrogenation of aromatic ketones.

将晶面择优取向的金属纳米晶体催化剂应用于芳香酮选择加氢和不对称加氢反应中，利用其均一的活性位和易调变的晶面原子排列结构等独特性质来克服困扰着芳香酮选择加氢和不对称加氢的羰基选择性低和对映体选择性低等缺点。揭示不同晶面结构对芳香酮选择加氢和不对称加氢催化性能的影响规律，确定不同晶面的加氢活性、羰基选择性和对映体选择性次序，发展对于芳香酮选择加氢和不对称加氢具有高选择性的金属催化剂。

采用“胶体法”，结合化学还原，制备了不同形状和晶面择优取向的金属Pd纳米晶体催化剂。采用各种表征手段对金属纳米晶体的形貌和结构进行了表征。以具有重要工业应用价值的芳香酮选择加氢制备芳香醇为目标反应,考察了上述不同晶面择优取向的金属Pd纳米晶体的活性和C=O选择性。通过系统研究我们发现金属Pd纳米晶体的形状和择优晶面对苯乙酮加氢的活性和C=O选择性有重要的影响。理论计算表明，通过比较芳香酮和S-脯氨酸共吸附在Pd金属表面形成的prochiral-R和prochiral-S配合物的吸附能的相对大小可以预测芳香酮不对称加氢产物的优势构型，而且prochiral-R和prochiral-S配合物吸附能差值与Pd催化剂在芳香酮不对称加氢反应中的ee值之间存在线性关联。上述发现为设计开发新型高效的多相选择加氢和不对称加氢金属催化剂提供了新思路。