炔烃硼加氢成乙烯基硼酸酯是一个重要的转化，但实现目标官能团的高化学选择性和可观的周转数是一个相当大的挑战。
2024年11月5日，郑州大学臧双全教授和黄仁武教授、深圳大学王政研究员在国际顶级期刊Nature Communications发表题为《Atomically precise copper clusters with dual sites for highly chemoselective and efficient hydroboration》的研究论文，Teng Jia为论文第一作者，臧双全教授、黄仁武教授、王政研究员为论文共同通讯作者。
臧双全，郑州大学学术副校长，化学学院院长、教授，国家杰青，英国皇家化学会会士。2000年、2003年本硕毕业于河南大学，2006年在南京大学获得博士学位，导师：孟庆金教授，2006-2008年在香港中文大学从事博士后研究，合作导师：Thomas C. W. Mak教授，2008年加入郑州大学。
臧双全教授的研究领域为团簇化学、金属有机框架、发光材料、能源催化，在Nat. Chem.、Sci. Adv.、Nat. Commun.、Natl. Sci. Rev.、J. Am. Chem. Soc、 Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Chem. Soc. Rev.等权威化学类期刊发表SCI论文300余篇,所有发表论文被引用超过22000余次，H-index为81。
黄仁武，郑州大学化学学院特聘教授。河北科技师范学院2012届毕业生；2018年博士毕业于郑州大学；2018-2023年在沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学从事博士后研究，合作导师：Osman M. Bakr教授；曾在美国加州大学伯克利分校进行短期访学，现就职于郑州大学。
黄仁武教授主要从事货币金属纳米团簇的研究工作，已在Nature Chemistry、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、ACS Materials Lett.等国际顶级化学期刊发表论文23篇。
王政，深圳大学高等研究院研究员/助理教授。2013年本科毕业于哈尔滨工业大学，大学期间2012年曾在中国科学技术大学交流；2017年博士毕业于香港科技大学；2017-2020年先后在北京大学深圳研究生院、香港科技大学从事博士后研究；2021-2023年在昆明物理研究所工作；现就职于深圳大学。
王政研究员的研究兴趣为（1）固体氧化物燃料电池的理性设计；（2）计算电催化化学；（3）关于红外探测器的多尺度模拟（器件结构，工艺过程和材料设计优化）；（4）计算金属有机化学。
在此，作者开发了两种带有N-杂环硫酮配体的动态调节双催化位点铜团簇（Cu4NC和Cu8NC），赋予了Cu4NC和Cu8NC催化剂性能。特别是，微晶Cu4NC在硼加氢反应中表现出优异的性能，具有高周转数（77786）、高化学选择性、高回收率和在温和条件下可重复使用的优点。
机理研究和密度泛函理论（DFT）计算表明，与Cu8NC催化剂相比，Cu4NC催化剂的硼加氢反应活化能较低，因此具有较高的催化活性。
这项工作表明，精确构建的具有双催化位点的簇催化剂可以提供通过充分利用协同相互作用和动态配体效应，大幅提高催化性能，从而促进簇催化剂的发展。
图1：铜纳米簇(Cu4NC和Cu8NC)的合成策略和表征
图2：Cu4NC和Cu8NC的示意图和表征
图3：Cu4NC催化的炔烃硼加氢反应的性能
图4：Cu4NC催化的炔烃硼加氢反应机理研究
图5：DFT计算的吉布斯自由能概况
图6：提出的反应机理
图7：Cu4NC的催化性能和硼-碳键的衍生化
综上，这篇论文研究了具有双催化位点的铜纳米簇（Cu4NC和Cu8NC），这些纳米簇带有N-杂环硫酮配体，能够在温和条件下高效、高选择性地催化炔烃的硼加氢反应，生成乙烯基硼酸酯。研究成果表明，特别是微晶Cu4NC催化剂在硼加氢反应中展现了极高的周转次数（77786）、高化学选择性以及优异的回收率和可重复使用性。
这项研究为设计和构建高效催化剂提供了新的思路，并可能推动有机合成、材料科学和药物化学等领域中炔烃硼加氢反应的发展。
Jia, T., Ai, J., Li, X. et al. Atomically precise copper clusters with dual sites for highly chemoselective and efficient hydroboration. Nat. Commun. 15, 9551 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-53950-7.
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