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酶的高催化效率及選擇性得益于其精巧的結(jié)構(gòu)與精準(zhǔn)的動態(tài)調(diào)控。納米金屬具有超高的催化活性，可通過設(shè)計實現(xiàn)復(fù)雜組裝。

長期以來，人們一直期望能夠通過配體工程來設(shè)計具有精準(zhǔn)催化能力的納米金屬。然而，在絕大多數(shù)化學(xué)轉(zhuǎn)化中，納米催化劑的區(qū)域和立體選擇性遠(yuǎn)不如傳統(tǒng)催化體系。納米材料往往難以同時具備較高的穩(wěn)定性和催化活性，該矛盾是納米催化中最重要的挑戰(zhàn)之一，也是制約其選擇性控制的重要因素之一。

不穩(wěn)定的納米催化劑活性成分駁雜且無法預(yù)測，其中包括浸出的單原子、簇，且伴隨納米顆粒自身的聚集、分解、表面異構(gòu)等。即便存在強配體，具有催化活性但選擇性差的解離依然時常發(fā)生。

唐岑團隊和劉智攀團隊合作，首次使用碳硼烷作為納米金屬配體，在缺乏長鏈保護與復(fù)雜修飾的情況下，獲得了高穩(wěn)定且具有良好催化活性的納米金屬。該納米金屬擁有核-衛(wèi)星結(jié)構(gòu)，抗衡離子中主要成分為穩(wěn)定的雙碳硼烷金陰離子，不會解離出具有催化活性的小分子配合物，實現(xiàn)了具有挑戰(zhàn)性的芳烴選擇性溴化，區(qū)域選擇性優(yōu)于三價金/一價金催化劑，且不低于已知的其他非酶催化體系。

研究人員通過理論計算進一步闡明了催化反應(yīng)機理，這種納米金屬在芳烴溴化反應(yīng)中使反應(yīng)在限域納米顆粒表面進行。在對配體甲基化后，由于位阻作用，溴化選擇性可以進一步提升。這種罕見的位阻調(diào)控反映出催化環(huán)境的動態(tài)穩(wěn)定性。此外，在配合物/團簇/納米顆粒體系中，雙碳硼烷金陰離子較傳統(tǒng)陰離子更利于實現(xiàn)選擇性，且此效應(yīng)在納米體系最為顯著。

研究表明，納米金屬可能為非導(dǎo)向基團區(qū)域選擇性官能團化提供更優(yōu)的催化體系。

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1002/ange.202409283