100%！南开大学关庆鑫、吉大校友/北德克萨斯大学马胜前，最新JACS！

利用经济高效的催化剂将喹啉选择性加氢转化为1,2,3,4-四氢喹啉（py-THQ）在制药和农药行业具有重要意义，但由于对抗毒能力和选择性的要求很高，因此具有很大的挑战性。

2025年4月23日，南开大学关庆鑫、美国北德克萨斯大学马胜前在国际知名期刊Journal of the American Chemical Society发表题为《Fragmented Ultrathin Carbon Buffed Copper Clusters for Selective Hydrogenation of N-Heteroarenes under Ambient Pressure》的研究论文。

在此，作者提出了一种通用策略，通过用含氧气体蚀刻碳化模板，在MCM-41的通道内制备超薄碳层包覆铜纳米团簇。

优化后的催化剂（Cu/C@MCM-A）在80 °C和常压条件下具有100%的喹啉转化率和100%的py-THQ选择性。

原位表征结果表明，调整蚀刻气体中的氧含量可精确控制碳层厚度和铜颗粒尺寸。

实验结果和密度泛函理论（DFT）计算证实，引入碎片化的超薄碳层会产生大量的Cu-C界面，这可以防止催化剂因中毒而失活，并通过增加局部电荷密度来降低H₂的解离势垒。

Cu⁰和Cu⁺物种之间的协同作用确保了高效和特定的转化。

^{此外，Cu/C@MCM-A对其他喹啉衍生物以及吲哚、萘和茚具有高度选择性的加氢活性。}

^{这项工作为构建碳限域金属簇以实现选择性加氢的连续生产开辟了一条独特的途径。}

^{图1：催化剂制备与结构表征}

^{图2：催化性能评估}

^{图3：反应机理探究}

^{Fragmented Ultrathin Carbon Buffed Copper Clusters for Selective Hydrogenation of N-Heteroarenes under Ambient Pressure, J.Am. Chem. Soc., 2025. https://doi.org/10.1021/jacs.5c02289}