铁配合物催化剂研究取得重大突破，有望推动化工行业绿色发展
铁配合物催化剂研究取得重大突破，有望推动化工行业绿色发展
铁配合物催化剂因其成本低、毒性小、资源丰富等优点，近年来在有机合成领域受到越来越多的关注。近期，我国科研团队在铁配合物催化剂的研究中取得了多项重要突破，为化工行业的可持续发展开辟了新途径。
突破一：烯烃氢甲酰化反应的选择性瓶颈被攻克
烯烃氢甲酰化反应是当前化工行业最大的均相催化过程，全球每年产量超过1000万吨，市场规模超过3000亿美元。然而，使用固体催化剂实现高选择性一直是一个巨大的挑战。
清华大学化学系刘礼晨副教授团队与中科院山西煤化所合作，通过创新性地使用分子筛作为“无机配体”，成功解决了这一难题。研究团队将亚纳米Rh簇精确限域在MFI沸石的正弦型10MR通道内，实现了长链烯烃氢甲酰化反应中超高的区域选择性，l/b比高达400以上，远超传统均相催化剂的性能指标。
这一突破不仅为长链α-烯烃的高效、高选择性氢甲酰化提供了一种创新性的多相催化方案，还展示了其在实际工业化生产中的潜在应用前景。该研究成果已发表在国际顶级期刊《自然·催化》上。
突破二：甲烷羰基化反应效率大幅提升
甲烷的需氧C-H羰基化反应是化学工业中的一个重要反应，但一直面临选择性差、副产物多等问题。中科院上海有机化学研究所左智伟研究员团队与美国匹兹堡大学刘鹏教授合作，开发了一种基于配体到金属电荷转移（LMCT）的三联吡啶铁催化剂，实现了甲烷羰基化反应效率的显著提升。
研究发现，在室温LED照射下，该催化剂能有效克服甲基自由基的快速氧化问题，实现对羰基化的特殊选择性。特别是在优化条件下，催化剂的周转数（TON）高达8770，选择性比达到11:1。通过密度泛函理论（DFT）计算，研究团队揭示了铁配合物拦截甲基自由基和C2产物形成的机制，为未来相关反应的催化剂设计提供了重要参考。
突破三：负载型铁基催化剂在精细化工中的应用
邻溴苯胺是一种重要的有机中间体，广泛应用于农药、染料及医药等领域。然而，传统的铁粉加酸还原法存在环境污染严重、产量低等问题。安徽工业大学张千峰教授团队研究发现，负载型铁基催化剂在邻溴苯胺的合成中展现出优异的催化活性和选择性。
研究团队通过理性设计催化剂载体（如碳材料和杂原子掺杂型材料）、优化催化剂结构，实现了在温和条件下的高效催化转化。与传统方法相比，该方法不仅提高了反应效率和选择性，还显著降低了环境污染，为邻溴苯胺的绿色合成提供了新途径。
展望未来
这些突破性研究展示了铁配合物催化剂在化工生产中的巨大潜力。然而，要实现大规模工业化应用，仍需解决一些关键问题，如催化剂的稳定性、寿命以及反应条件的优化等。未来，随着研究的不断深入，铁配合物催化剂有望在更多领域发挥重要作用，为化工行业的可持续发展注入新的动力。