新刊推荐 | Catal 论文 | 酶模板金属纳米催化剂实现高效碳–碳键构建

研究性论文 

西班牙国家研究委员会（CSIC）催化与石油化学研究所（Instituto de Catálisis y Petroleoquímica, ICP）的研究团队近日在Catal 期刊发表研究成果，报道了一种新型生物杂化金属纳米催化体系。研究通过将脂肪酶固定于少层石墨烯表面，在温和的水相条件下原位诱导生成钯及钯/铜纳米颗粒，实现了生物催化与金属催化的高效融合。该体系在 C–H 键活化及 Suzuki–Miyaura 交叉偶联反应中展现出优异的反应活性与选择性，并兼容水相及有机溶剂体系，体现出良好的绿色化学应用潜力。

研究亮点

构建了可调控的生物杂化纳米催化平台：以石墨烯固定化脂肪酶（CALB、TLL、CRL）为模板，定向合成 Pd 及 Pd/Cu 纳米颗粒，形成单酶/双酶、单金属/双金属多种催化体系。 

酶类型与固定方式实现对纳米结构的精准调控：不同酶体系显著影响金属纳米颗粒尺寸（以约 2–3 nm 为主）及表面金属形态（Pd⁰ / PdO）。 

双酶‑钯体系在 C–H 活化中表现尤为突出：室温甲醇体系中 C‑2 位芳基化反应产率超过 95%，表面位点归一化 TOF 最高可达 5000 h⁻¹。 

Suzuki–Miyaura 偶联反应中，以 Pd⁰ 为主的单酶体系表现出更高的双芳基选择性。 

催化体系稳定且可循环使用，多次反应后仍保持约 95% 的初始活性。 

研究意义

本研究提出了一种兼具可扩展性与可调控性的生物杂化纳米催化构建策略。在该体系中，酶分子同时作为金属纳米颗粒的结构模板、还原剂与稳定剂，使金属活性位点高度暴露并均匀分散。通过将酶固定于石墨烯表面并锁定其开放构象，该策略有效克服了传统生物催化与金属催化在反应条件与体系相容性方面的长期限制。研究结果为面向药物合成及精细化学品制造的可持续碳–碳键构建提供了具有指导意义的设计思路。 

论文信息

Noelia Losada‑Garcia 

Clara Ortega‑Nieto 

Jose M. Palomo（通讯作者） 

Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (ICP), Spanish National Research Council (CSIC), Spain 

通讯作者邮箱：[email protected] 

期刊介绍

Catal 是Springer旗下一本专注于催化方向的开放获取新刊。这本期刊旨在发表具有独创意义的重要工作。期刊将以催化应用为导向，促进基础研究学者和工业工程师之间具有包容性的沟通，更加有效地发布有关创新技术和实际应用的重要研究成果。 

关于Catal

• 目标影响因子20 

• 优先考虑关键催化应用方向的研究工作 

• 关注青年研究人员 

• 提供文章出版费用（APC）豁免 

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