在納米和原子水平上研究酸堿催化是多相催化領(lǐng)域頗具挑戰(zhàn)性的課題，其難點(diǎn)在于既要考慮活性中心的幾何結(jié)構(gòu)和位置，也要考慮活性位點(diǎn)的酸堿強(qiáng)度。日前，大連化物所生物能源研究部生物能源化學(xué)品王峰研究員團(tuán)隊(duì)在多相酸堿催化研究中取得新進(jìn)展，其結(jié)果印證了上述酸堿催化研究中的難點(diǎn)問(wèn)題。
研究團(tuán)隊(duì)在二氧化鈰穩(wěn)定的釕簇多相催化劑（Ru-clusters/ceria）的研究中發(fā)現(xiàn)，在部分氧化的釕簇（1 nm）與二氧化鈰界面處存在由氧空位與界面氧構(gòu)成的路易斯酸堿對(duì)，并在此基礎(chǔ)上首次提出“界面路易斯酸堿對(duì)”（interfacial Lewis acid-base pair）的概念（J. Am. Chem. Soc.）。其進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，Ru-clusters/ceria催化劑可催化烯烴、CO和胺的三分子反應(yīng)，生成新的C-C、C-N和C=N化學(xué)鍵，從而合成出喹唑啉酮類(lèi)化合物。該工作現(xiàn)已在線發(fā)表于《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. Int. Ed.），并被該刊遴選為熱點(diǎn)文章（Hot Paper）。
上述研究認(rèn)為，烯烴、CO和胺的三分子反應(yīng)首先經(jīng)歷烯烴的胺羰基化反應(yīng)生成中間產(chǎn)物酰胺，然后中間產(chǎn)物酰胺在CeO2路易斯酸位點(diǎn)的催化作用下脫去一分子水，得到產(chǎn)物喹唑啉酮類(lèi)化合物，其分離收率最高可達(dá)99%。由于烯烴的胺羰基化反應(yīng)必須在酸性條件下進(jìn)行，而胺作為堿性分子不利于反應(yīng)的進(jìn)行，因此中間產(chǎn)物酰胺的生成為該反應(yīng)的難點(diǎn)。本研究則克服了這一困難：利用Ru/CeO2中的界面路易斯酸堿對(duì)成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)胺的活化解離，在界面氧處原位形成布朗斯特酸。
本項(xiàng)課題研究為喹唑啉酮類(lèi)化合物的合成提供了一條環(huán)境友好的新路徑，也進(jìn)一步擴(kuò)展了“界面路易斯酸堿對(duì)”概念的應(yīng)用。
化學(xué)慧定制合成事業(yè)部摘錄
化學(xué)慧納米材料系列產(chǎn)品
