作者解读｜上海有机所在分子型烷烃脱氢催化剂研究方面取得进展

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上海有机化学研究所黄正团队发展了一种适用于小分子和大分子后修饰的分子型烷烃脱氢催化剂，这类催化剂可以高度位点选择性地在底物中引入碳碳双键。后续利用双键丰富的转化方法，能够在小分子烷烃和聚丙烯高分子中选择性引入各种官能团。

自然界中含有丰富的饱和烃类资源，如烷烃小分子是最基础的石化产品，也是最惰性有机化合物之一，目前主要作为燃料使用，在合成化学中利用价值极低。另一方面，以饱和烃类结构为基础的聚乙烯、聚丙烯等传统大宗塑料在未来很长一段时间内仍将是塑料的主要品种，这些非天然降解高分子材料在服役期结束后往往造成“白色污染”，给生态环境带来了沉重的负担。这些饱和烃由惰性碳氢键、碳碳键构成，化学性质非常稳定，如何实现这些价廉量大、甚至对环境造成负面影响的低价值饱和烃类物质高效、高选择性转化一直以来是合成化学领域面临的一个重要挑战。

黄正课题组长期从事分子型烷烃脱氢催化剂研究。在脱氢基础上，利用烯烃中间体异构-官能团化，实现双/多金属催化的低值烷烃至高附加值化学品的多样性转化；基于脱氢启动的烷烃交叉复分解策略，实现聚乙烯温和可控降解制备燃油。但是，之前发展的螯型烷烃脱氢催化剂仅适用于简单直链烷烃或环烷烃脱氢，对于位阻较大的多取代烷烃（如1,1-二取代烷烃），催化活性极低；此外，螯型烷烃脱氢催化剂官能团兼容性差，底物适用范围窄，极大限制了其在有机合成中的应用。

针对以上问题，近期黄正团队发展了一种新型双膦铱氯脱氢催化剂。研究结果显示，该类催化剂具有着优异的位点选择性和官能团兼容性。当底物分子中含有多种可去饱和化的烷基链时，能够选择性针对1,1-二取代烷烃进行脱氢生成对应的1,1-二取代烯烃产物。作者使用这类催化剂完成了多种生物活性分子的脱氢后修饰以及药物分子的合成。尤为重要的是，该催化体系适用于聚丙烯位点选择性脱氢，在不改变聚丙烯分子量的基础上，能够在高分子中可控引入不饱和碳碳双键；进一步利用碳碳双键官能团化反应可简捷合成含有各种极性官能团的聚丙烯。这个方法为官能团化聚丙烯材料的制备提供了一种潜在的新途径，也为聚烯烃废塑料变废为“材”、升级再造提供了新思路。

研究生王宽和博士后甘览为该论文的共同第一作者。该研究受科技部重点研发计划、国家自然科学基金委、中国科学院以及金属有机化学国家重点实验室资助。

作者简介

王宽博士，本文共同一作。于中国科学院上海有机化学研究所获得博士学位（师从黄正研究员）。自加入黄正团队以来，一直从事烷烃脱氢化学及烯烃氢官能团化方面研究。本科毕业于华中师范大学物理-化学交叉基地班，导师为肖文精教授、陆良秋教授。目前就职于罗氏公司。

甘览博士，本文共同一作。于中国科学院上海有机化学研究所获得博士学位（师从黄正研究员）。自加入黄正团队以来，一直从事烷烃脱氢化学及聚合物升级再造方面研究。本科毕业于华中师范大学化学-生物学交叉基地班，导师为肖文精教授、陆良秋教授。目前于中国科学院大学杭州高等研究院从事博士后阶段研究。

吴雨恒，目前为中国科学院上海有机化学研究所三年级博士研究生。自加入黄正团队以来，从事烷烃脱氢催化剂的设计、合成方面研究。本科毕业于兰州大学化学化工学院，导师为梁永民教授。

周敏杰博士，上海有机所-南方科技大学联合培养博士后，合作导师为黄正研究员、徐晨副研究员，研究方向为光化学过程的脱氢反应。本科毕业于中国农业大学，研究生阶段于南开大学学习（师从周其林院士）。目前于中国科学院宁波材料技术与工程研究所从事博士后阶段研究。

刘桂霞博士，于南开大学获得学士学位，于中国科学院上海有机化学研究所获得博士学位（师从陆熙炎院士）。先后在美国新墨西哥大学（合作导师为王卫教授）和布兰迪斯大学（合作导师为Isaac J.Krauss教授）从事博士后研究。自2011年加入上海有机化学研究所任副研究员。研究领域为金属有机化学和均相催化，主要研究兴趣为烯烃聚合和聚烯烃降解转化。

黄正博士，于南开大学获得学士学位和硕士学位（师从卜显和院士），于美国北卡罗来纳大学教堂山分校获得博士学位（师从Maurice Brookhart院士）。后在美国伊利诺伊大学香槟分校从事博士后研究（合作导师为John Hartwig院士）。自2012年加入上海有机化学研究所任研究员，课题组长。现任金属有机化学国家重点实验室副主任。研究领域为金属有机化学和均相催化，主要研究兴趣为烷烃转化，烯烃聚合和聚烯烃降解转化。

本文由论文作者团队投稿，文中观点仅为作者团队观点，不代表Science/AAAS立场。

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