镁，是“地球上的第四大丰富元素”，仅次于铁、氧和硅。陆地上，全球菱镁矿资源储量超过120亿吨，全球海洋中的镁储量约为1.78 × 10¹⁵吨（1.78 千万亿吨）。镁被广泛应用于工业、航天、生命科学等领域。镁的氧化产物为氧化镁（MgO），是一种典型的宽禁带金属氧化物，因其优异的化学稳定性、高热导率及独特的表面碱性特征，在催化、能源存储、环境修复和生命科学等领域展现出重要应用潜力。在催化有机合成研究领域，因MgO热稳定性高和难还原，常被用于调节催化剂或载体的性质，其难以直接作为催化剂使用（ACS Catal., 2024, 14, 7097-110;Nat. Commun., 2023, 314, 647；J. Am. Chem. Soc., 2022, 144, 4321-4326; Nat. Catal., 2021, 4, 418-424; Nat. Catal., 2021, 4, 968-975.）。但是许多均相Mg催化剂已被广泛应用于复杂有机合成（J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 5247-5257; J. Am. Chem. Soc., 2023, 145, 9164-9175; J. Am. Chem. Soc., 2022, 144, 19115-19126.）。为扩宽Mg基催化剂应用范围，寻找非常规活性位点和广泛底物范围的高活性多相MgO基催化剂具有重要的科学意义和研究价值。
有鉴于此，中南民族大学张泽会教授团队等，报道了一种使用Mg(NO3)2、壳聚糖和尿素通过乙酸交联后，简单热解制备的氮掺杂碳材料负载 MgO 纳米团簇（MgO/NC-500）催化剂，可用于催化醇和硝基化合物还原偶联合成超过54个结构多样的亚胺、苯并唑和喹喔啉类有机含氮化学品，产率为86-99%。该方法底物范围广，可使用惰性脂肪族醇、对含C=N键的有机氮化合物具有高选择性，对官能团具有良好的耐受性。实验和理论研究表明，MgO纳米簇中的Ov选择性吸附活化硝基化合物和醇，MgO纳米簇中Ov大大降低了H原子从醇转移到硝基的能垒，而Ov临近的配位不饱和Mg2+介导硝基化合物和醇之间的电子转移。这项研究为设计地球上储量丰富且成本低廉的主族元素催化剂用于一些具有挑战性的有机转化提供了一个坚实的例子，可以作为传统过渡金属催化剂甚至贵金属催化剂的替代品。
相关研究成果以“Unexpected activity of MgO nanoclusters for the reductive-coupling synthesis of organonitrogen chemicals with C=N bonds”为题，于近日发表在Nature Communications上，中南民族大学张泽会教授、孙杰教授和中国科学院大连化学物理研究所催化国家重点实验室慕仁涛教授为通讯作者。
张泽会教授领衔的绿色合成催化学术团队，依托于中南民族大学化学与材料科学学院，主要从事生物质催化转化、多相催化、绿色有机合成及相关研究，聚焦于生物质催化转化制备生物基聚合材料单体及含氮精细化工产品。团队近年来已在Nat. Commun.、Sci. Adv.、Chem、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.和Chem. Soc. Rev.等国际知名期刊发表了系列相关重要成果，研究论文被SCI他引10000余次，H指数54。