H2助催化硝基芳烃与醛一锅串联还原偶联制取硝酮是一种极具吸引力的方法，但由于反应路径复杂，其选择性控制比较困难。
近日，中科院大连化物所杨启华研究员报道了在常温（35 ℃，1 atm H2）条件下，以表面几何结构和电子结构可调的负载型纳米颗粒（NPs）为催化剂，通过级联催化反应选择性地合成硝酮。
文章要点
1）以富胺二氧化硅空心纳米球（MSN-NH2，BET比表面积为98 m2/g，孔径为12 nm，粒径为100-200 nm，N含量为3.85 mmol/g）为催化剂载体，采用两步沉淀法制备了RuPt/MSN-NH2催化剂。
2）HAADF-STEM（高角度环形暗场扫描透射电子显微镜）图像显示，颗粒尺寸约为2.5 nm的金属NPs分布在载体上。为了进一步表征双金属催化剂的几何结构，通过电子能量损失谱(EELS)和扫描透射电子显微镜(STEM)分析，对Ru3Pt1/MSN-NH2上的元素的空间分布进行了可视化。
3）在优化条件下，负载型Ru3Pt1双金属核壳NPs在硝基苯和苯甲醛的还原偶联反应中，硝酮的收率为94%，而Pt NPs在硝酮产率接近42%后失活，同时没有观察到Ru NPs的活性。
4）微量热吸附测试和密度泛函理论（DFT）计算表明，硝酮对H2的强吸附是Pt纳米颗粒失活的主要原因。Pt与Ru的结合可以增加Pt的表面电子密度，并诱导Ru对Pt的分离，进而影响硝酮和H2的吸附强度。与其它样品相比，Ru3Pt1具有较高的硝酮产率，这可能与Ru3Pt1对H2的吸附活化能力强、对硝酮的吸附能力弱有关。
研究发现为通过精确调节反应物和产物的吸附强度来合理设计复杂级联反应的催化剂开辟了一条途径。
Xiaomin Ren, et al, Efficient production of nitrones via one-pot reductive coupling reactions using bimetallic RuPt NPs, ACS Catal., 2020
DOI: 10.1021/acscatal.0c03174
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c03174
