導(dǎo)讀

近日，

Journal of the American Chemical Society

在線發(fā)表了 湖北師范大學(xué) 物理化學(xué)教研室付信亮博士在 石墨炔材料領(lǐng)域的 最新研究成果。

Organic Letters

在線發(fā)表 湖北師范大學(xué) 化工工藝教研室金勝周博士在雜原子導(dǎo)向C-H鍵活化領(lǐng)域的最新研究成果。

1、付信亮博士在

Journal of the American Chemical Society

發(fā)表最新學(xué)術(shù)成果

近日，國際權(quán)威期刊

Journal of the American Chemical Society

（《美國化學(xué)會志》）在線發(fā)表了物理化學(xué)教研室付信亮博士最新研究成果。論文題為“Control of CO 2 Electrocatalysis via Modularly Customizable Graphdiyne”（通過模塊化可定制石墨炔實(shí)現(xiàn)CO 2 電催化調(diào)控）。付信亮博士和德國不來梅大學(xué)郭翔宇博士為該論文共同第一作者，新加坡國立大學(xué)Kostya S. Novoselov教授、南開大學(xué)袁明鑒教授、天津理工大學(xué)王梅教授為共同通訊作者，湖北師范大學(xué)為論文第二單位。

Journal of the American Chemical Society

創(chuàng)刊于1879年，是美國化學(xué)會的旗艦期刊、中科院一區(qū)top期刊及自然指數(shù)（Nature Index）收錄期刊，致力于發(fā)表化學(xué)學(xué)科領(lǐng)域的原創(chuàng)性突破性研究成果，最新影響因子為15.6。

在材料科學(xué)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)按需設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)可控的材料一直是科研界的長期目標(biāo)。然而，傳統(tǒng)材料結(jié)構(gòu)往往復(fù)雜，難以建立統(tǒng)一的設(shè)計(jì)原則，從而限制了性能的進(jìn)一步優(yōu)化。近日，該研究團(tuán)隊(duì)以模塊化石墨炔（Graphdiyne, GDY）為研究平臺，提出了一種基于化學(xué)分子設(shè)計(jì)的可定制框架，實(shí)現(xiàn)了原子級精準(zhǔn)調(diào)控催化行為的新策略。通過密度泛函理論（DFT）計(jì)算與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合，系統(tǒng)引入電子給體和受體基團(tuán)，構(gòu)建了13種有機(jī)分子單元，制備出一系列具有預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的模塊化GDY材料。這種“積木式”分子設(shè)計(jì)思路使研究者能夠清晰地解析結(jié)構(gòu)與催化性能之間的關(guān)系，為設(shè)計(jì)高效催化劑提供了可操作的理論依據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)，活性炔碳的氧化態(tài)與CO2電還原反應(yīng)（CO2RR）活性呈現(xiàn)典型的“火山型”關(guān)聯(lián)。進(jìn)一步的電子結(jié)構(gòu)分析表明，氧化態(tài)與材料的功函數(shù)、價帶頂（VBM）以及費(fèi)米能級（En）等關(guān)鍵參數(shù)密切相關(guān)，從而建立了一個可預(yù)測的性能調(diào)控框架。通過精確調(diào)控sp碳的氧化態(tài)，團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了CO2還原與析氫反應(yīng)（HER）之間的平衡突破，使產(chǎn)物中CO/H2比可從1:10靈活調(diào)至13:1。這項(xiàng)研究不僅揭示了石墨炔材料結(jié)構(gòu)—性能之間的關(guān)系，還提出了一種可模塊化設(shè)計(jì)的新思路，為未來高效合成氣生產(chǎn)與可持續(xù)能源轉(zhuǎn)化提供了的理論基礎(chǔ)。

材料設(shè)計(jì)和理論預(yù)測

該工作得到了國家杰出青年科學(xué)基金（No.T2225024）、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（No.2022YFE0201500）、國家自然科學(xué)基金（No.91956130）、湖北省自然科學(xué)基金（No.2025AFB239）、污染物分析與資源化利用技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金（No.PA240212）以及英國皇家學(xué)會（No.RSRP\R\190000）等項(xiàng)目的資助支持。

論文信息：

Control of CO2 Electrocatalysis via Modularly Customizable Graphdiyne

Xinliang Fu1, Xiangyu Guo1, Pengyu Shi, Thomas Frauenheim, Kostya S. Novoselov*, Mingjian Yuan*, Mei Wang*

J.Am.Chem.Soc.

2025 DOI: 10.1021/jacs.5c11774

論文鏈接: https://pubs.acs.org/10.1021/jacs.5c11774

2、金勝周博士在

Organic Letters

發(fā)表最新研究成果

近日，

Organic Letters

（《有機(jī)化學(xué)通訊》）在線發(fā)表化工工藝教研室金勝周博士在雜原子導(dǎo)向C-H鍵活化領(lǐng)域的最新研究成果。論文題目為“Ruthenium-Catalyzed C(sp2)-H Activation Using Pyridine andImidazopyridine as Directing Groups for Selective Silylation”（釕催化吡啶和咪唑并吡啶導(dǎo)向的C(sp 2 )-H鍵選擇性硅基化）。金勝周博士為論文第一作者兼通訊作者，周耀副教授和南京大學(xué)/美國德州理工大學(xué)李桂根教授為論文共同通訊作者，湖北師范大學(xué)為論文第一通訊單位。

Organic Letters

是American Chemical Society（美國化學(xué)會）出版社1999年起發(fā)行的國際期刊，主要報道有機(jī)化學(xué)方面的最新研究進(jìn)展，是中科院一區(qū)top期刊、自然指數(shù)（Nature Index）期刊，最新影響因子為5.0。

導(dǎo)向C-H鍵活化憑借其優(yōu)異的原子經(jīng)濟(jì)性和區(qū)域選擇性，已成為備受關(guān)注的合成策略。近年來，咪唑并吡啶作為一種具有特殊結(jié)構(gòu)的“明星”藥物分子得到廣泛研究，但由于該雜環(huán)存在多個活性位點(diǎn)，因此如何實(shí)現(xiàn)某個C-H鍵的精準(zhǔn)“切割”成為一個亟需解決的難題。該論文報道了一種釕催化導(dǎo)向C(sp2)-H鍵活化實(shí)現(xiàn)硅基化的方法。該反應(yīng)利用吡啶和咪唑吡啶作為導(dǎo)向基團(tuán)，以氫硅烷為硅烷化試劑，可直接實(shí)現(xiàn)2-芳基咪唑并吡啶芳環(huán)的鄰位硅基化。該方法無需任何預(yù)活化步驟即可實(shí)現(xiàn)區(qū)域選擇性的C(sp2)-H鍵硅基化，并以優(yōu)異的產(chǎn)率獲得相應(yīng)的產(chǎn)品。值得注意的是，這是首例通過形成五元環(huán)金屬中間體，實(shí)現(xiàn)氫硅烷與咪唑并[1,2-a]吡啶耦合的報道。該合成方案具有良好的可放大性，且適用于多種2-芳基含氮雜環(huán)化合物。在基于系列機(jī)理實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上提出了一種可能的催化循環(huán)機(jī)制。后續(xù)的衍生化反應(yīng)進(jìn)一步證明了產(chǎn)物在合成中的應(yīng)用價值。此外，在NCM811||鋰金屬電池的長期循環(huán)測試中，將該硅烷化產(chǎn)物用作電解質(zhì)添加劑，可顯著提升正極-電解質(zhì)界面的穩(wěn)定性。

釕催化吡啶和咪唑并吡啶導(dǎo)向的C(sp2)-H鍵選擇性硅基化

該工作得到了國家自然科學(xué)基金（21332005, 21672100）、湖北省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2024CSA097）及污染物分析與資源化技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目（PA240209）的資助。

論文信息：

Ruthenium-Catalyzed C(sp2)-H Activation Using Pyridine and Imidazopyridine as Directing Groups for Selective Silylation.

Shengzhou Jin*, Shuo Bai, Yu Wang, Ting Xu, Sai Zhang, Yao Zhou*, and Guigen Li*

Org. Lett. 2025, DOI: 10.1021/acs.orglett.5c03934.

論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.orglett.5c03934

來源：湖北師范大學(xué)