近日，由我校化学与环境科学学院包永胜教授领衔的“苯系煤化工产品精准转化”自治区高等学校创新团队，在英国皇家化学会期刊Green Chemistry（中科院一区Top期刊）发表了“葡萄糖基类黑素负载的钯单原子/团簇共催化剂实现两个简单芳烃的位点选择性脱氢交叉偶联”（Glucose-based melanoidin-supported palladium single-atoms/clusters cocatalyst for site-selective cross-dehydrogenative coupling of two simple arenes）的最新科研成果（Green Chem. 2025, 27, 15249）。

响应国家及内蒙古自治区发展新型绿色、环保煤化工的需求，内蒙古自治区煤炭加工由以炼焦为主向现代煤化工为主转变，形成了煤制烯烃、煤制油、煤制气、煤制醇、煤制氨等煤基新兴产业。但是，作为炼焦产业的主要副产物，煤基芳烃及其下游高端产品的开发应用仍然是我区发展完整现代煤化工产业体系的空缺和短板。直接C-H键功能化能够精准地一步合成C-C键或者C-杂原子键，将低值煤基芳烃直接转化为高值精细化工产品，如药物中间体、有机光伏材料、有机发光二极管材料等，具有最佳步骤经济性和原子经济性（见图1）。但是由于芳烃中C-H键的惰性以及C-H键之间的化学模糊，如何实现高效活化以及精准控制区域选择性是开发煤基芳烃精细化工产品所面临的最主要目标和挑战。

图1：煤基芳烃的生产来源及高值化利用

研究团队以煤基芳烃-苯为反应底物，通过设计制备葡萄糖基类黑素负载的钯单原子/团簇共催化剂，实现了多相钯催化的芳香醛与苯的多样性导向脱氢交叉偶联反应（见图2）。这种新型钯单原子/团簇共催化剂表现出超出均相钯催化剂的催化活性以及出色的稳定性。多种反应前后催化剂的表征证明，稳定的d-电子缺乏钯位点是优异催化活性的关键（见图3）。同时，葡萄糖基类黑素载体中的亚胺键与钯之间的强金属载体相互作用使得这些d-电子缺乏钯位点在低配位数情况下保持稳定。

研究团队巧妙利用钯单原子/团簇共催化策略，通过发展高效可控的催化途径，将低值煤基芳烃精准转化为多种苯系药物中间体、有机功能材料等重要的高值精细化工产品，具有重要的理论意义和广阔的产业应用前景。

图2：多相钯催化位点选择性脱氢交叉偶联CDC反应的挑战

图3：钯单原子/团簇共催化剂的表征。图片来源：Green Chem.

该研究依托内蒙古自治区绿色催化重点实验室（2024年重组）的科研力量与成果数据，并得到“苯系煤化工产品精准转化”自治区高等学校创新团队（NMGIRT2302）、国家自然科学基金（22261044）、内蒙古科技计划项目（2025KYPT0075）等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1039/d5gc03792a

来源：化学与环境科学学院