均相催化剂和非均相催化剂各有优缺点。通常均相催化剂的催化效率高，但是难以回收再利用，且会污染产物；而非均相催化剂虽能回收再利用，但是受体系中物质扩散影响大，催化效率通常不高。如何制备既有均相催化剂的高催化效率又有非均相催化剂的可回收再用的所谓拟均相催化剂一直是化学家们的梦想。
最近，合肥工业大学化学与化工学院冯乙巳课题组提出一种制备Suzuki-Miyaura（S-M）拟均相催化剂的新思路，即通过共价键将含有不同长度柔性碳链的有机钯络合物嫁接到还原氧化石墨烯（rGO）的表面， 制备出三种不同链长的钯催化剂（rGO-L3-nC-Pd，n=4,6,8），并用于S-M偶联反应。结果表明，在室温下，在H2O/EtOH混合溶剂中，三种rGO-L3-nC-Pd催化剂对不同取代基及不同取代基位置的各种芳香族底物与对甲苯基硼酸之间的S-M偶联反应均表现出较高的催化活性和可回收再用性。并且rGO-L3-nC-Pd的催化活性与结合在rGO表面的有机钯络合物的柔性链长度密切相关，即柔性链的长度越长，催化剂的活性越大。催化活性的顺序是rGO-L3-8C-Pd>rGO-L3-6C-Pd>rGO-L3-4C-Pd。这种活性顺序并没有因为所用的溶剂、碱和底物的不同而改变。
由于rGO比表面积大且比重小，在轻微搅拌下即可均匀地扩散和悬浮于溶剂中，实现了反应体系的宏观均匀性；另一方面，由于柔性碳链的C–C内旋转引起的构像改变，处于柔性连末端的催化活性中心可以在一定的空间内自由运动，实现了催化剂的微观均匀性。这种宏观和微观的均匀性显著提高了底物分子与催化剂活性中心之间的碰撞概率，从而大大提高了催化活性。因此，rGO-L3-nC-Pd可称之为拟均相钯催化剂。我们的研究结果为拟均相催化剂的设计和制备提供了一种新思路。
论文信息
Effect of Flexible Chain Length of Graphene-Supported Palladium Complex Catalyst on Suzuki-Miyaura Coupling Activity
Dr. Wenqing Yang, Dr. Huiyi Feng, Dr. Fei Tang, Dr. Shihao Li, Prof. Xiao-Xuan Li, Prof. Yi-Si Feng
ChemCatChem
DOI: 10.1002/cctc.202300288
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