近日，化工學院劉平樂教授與呂揚副教授在碳基全固態(tài)FLPs催化劑構(gòu)筑及催化α,β-不飽和醛選擇性加氫制備不飽和醇的研究工作取得了突出進展。相關(guān)研究成果以《B,N共摻雜缺陷還原氧化石墨烯作為高效受阻路易斯酸堿對催化劑用于α,β-不飽和醛選擇性加氫制備不飽和醇》(B, N Codoped Defective Reduced Graphene Oxide asaHigh-efficient Frustrated Lewis Pairs Catalyst for the Selective Hydrogenation of α,β-Unsaturated Aldehydes to Unsaturated Alcohols)為題，發(fā)表在國際著名學術(shù)期刊《美國化學會志》(Journal of the American Chemical Society)。我校博士研究生鐘琳浩博士、廖小晴博士以及黃華荃博士為論文共同第一作者，劉平樂教授和呂揚副教授為論文共同通訊作者，我校為第一完成單位和唯一通訊單位。該研究工作得到了國家自然科學基金、博士后面上項目以及湖南省自然科學基金等項目的資助。
α,β-不飽和醇是醫(yī)藥、化妝品、香精香料的重要中間體，可通過生物質(zhì)α,β-不飽和醛的選擇性加氫制備，然而α,β-不飽和醛的加氫包括C═C和C═O加氫的競爭反應(yīng)以及各種醚化反應(yīng)。特別是，C═C（615 kJ/mol）比C═O（715 kJ/mol）更容易被氫化還原。因此，開發(fā)α,β-不飽和醛選擇性氫化為不飽和醇高效催化劑極具挑戰(zhàn)。
近年來，受阻路易斯酸堿對（FLPs）無金屬催化劑受到廣泛關(guān)注，而目前FLPs無金屬催化劑的研究仍然集中在均相催化體系上，存在催化劑回收和產(chǎn)品純化困難。如何精確定制受阻路易斯酸堿對以構(gòu)建在H2活化方面媲美甚至超過均相/金屬催化劑的全固態(tài)FLPs無金屬催化劑是一項長期的挑戰(zhàn)。
基于此，該團隊通過在還原氧化石墨烯表面制造碳缺陷和摻雜雜原子的方法制備了B、N共摻雜FLPs無金屬催化劑，并將其應(yīng)用于α,β-不飽和醛制備不飽和醇的選擇性加氫反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，以二氰胺和偏硼酸為N和B源，可在還原氧化石墨烯表面構(gòu)建富電子吡啶-N（路易斯堿）和相鄰的缺電子B-N（路易斯酸）位點，從而形成FLPs位點。更重要的是，構(gòu)建的碳缺陷可促進吡啶-N/B-N FLPs位點的形成，從而提高催化加氫活性和對不飽和醇的選擇性。該研究為設(shè)計和制備全固態(tài)FLPs無金屬催化劑提供了新思路，可推動不飽和醇的綠色合成。
文章鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c17103
