烯烃的加氢甲酰化是醛合成最重要的均相催化工业反应之一。通常使用配体在脂肪族烯烃加氢甲酰化反应中获得所需的线性醛。然而，目前催化剂的活性和稳定性还较差，设计制备高活性和高稳定性的加氢甲酰化催化剂仍是一个较大的挑战。
有鉴于此，德国卡尔斯鲁厄理工学院的Felix Studt和Philipp N. Plessow等人合作从理论上和实验上研究了氧化物负载的铑单原子催化剂（SAC）进行非均相加氢醛化的应用潜力。
本文要点
1）使用DLPNO–CCSD（T）计算方法，研究了在不同氧化物表面上Rh单原子的稳定性和催化活性，在MgO和CeO2上合成原子分散的负载型Rh催化剂。
2）研究发现CeO2负载的铑催化剂具有高活性，但MgO负载的铑催化剂并非如此，X射线吸收精细结构光谱法（EXAFS）测试发现这很可能是由于限域作用降低了MgO上Rh配合物的反应活性。计算研究发现，在平坦氧化物表面（如CeO2（111））上的铑羰基氢化物配合物具有与分子配合物相当的催化活性。然而，对于MgO(301)表面上的台阶边缘，计算表明催化活性显著降低。
3）同时，计算结果表明，配位吸附位点越强，催化剂的稳定性越好。保持稳定性和活性之间的平衡似乎是氧化物负载的Rh催化剂催化加氢醛化的主要挑战。除了铑配合物和载体之间的化学键外，活性位点的限域效应对催化活性也起着重要作用。
总之，该工作详细研究了氧化物负载的铑单原子催化剂在加氢醛化中稳定性和活性之间的关系，对设计制备高活性、高稳定性的催化剂具有重要的借鉴意义。
参考文献：
Jonas Amsler et al. Prospects of Heterogeneous Hydroformylation with Supported Single Atom Catalysts. J. Am. Chem. Soc., 2020.
DOI: 10.1021/jacs.9b12171
https://doi.org/10.1021/jacs.9b12171
