近日，化学与环境科学学院包永胜科研团队在Nature旗下期刊Communications Chemistry（中科院一区Top期刊）发表了“非酶褐变葡萄糖负载的钯单原子/团簇共催化剂打破C(sp³)-H芳基化的活性-选择性权衡”（Palladium single-atom/cluster cocatalyst supported on non-enzymatic browning glucose breaks the activity-selectivity trade-off in C(sp³)-H arylation）的最新科研成果。

均相钯催化惰性C-H键与碘苯的直接偶联反应是一个合成天然产物、有机功能材料的先进方法。但是这种方法面临催化剂/产物分离困难、贵金属难回收等局限，很难用于大规模工业化生产。另外，螯合辅助策略是实现精准控制C-H键的选择性活化的常用方法，但是已经报道的多相钯催化剂，如钯纳米颗粒和钯单原子，在螯合辅助C-H键活化反应中很难兼顾高催化活性和高选择性。针对上述科学问题，研究团队利用食品科学中常见的美拉德反应，开发了一种非酶褐变葡萄糖负载的钯单原子/团簇共催化剂，用于多种惰性C-H键与碘苯的直接偶联反应的高效、稳定多相钯催化剂。

图说：食品科学与化学学科交叉——非酶褐变葡萄糖负载的钯单原子/团簇共催化剂

研究团队利用多种表征手段证明，钯单原子/团簇与载体中多种配位基团，尤其是亚胺基团，形成了强金属-载体相互作用（SMSI）。这种SMSI能够在反应过程中稳定高价态的钯活性位点于载体表面，从而打破了经由Pd^II/Pd^IV催化循环的螯合辅助C(sp³)-H芳基化反应的活性-选择性权衡，实现了脂肪C(sp³)-H键的高效选择性功能化。

图说：钯单原子/团簇共催化剂的表征。图片来源：Commun. Chem.

该研究依托内蒙古自治区绿色催化重点实验室（2024年重组）的科研力量与成果数据，并得到国家自然科学基金（22261044）、内蒙古自治区高等学校创新团队（NMGIRT2302）、内蒙古科技计划项目（2025KYPT0075）等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s42004-025-01693-x