近日，我校化学与化工学院柯清平教授联合中南民族大学、中山大学和武汉科技大学在精细化工学科领域多相热催化氧化方向取得重要研究进展，相关成果发表在化学类国际顶级期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上。我校为论文第一完成单位，柯清平教授为论文第一作者，中南民族大学张泽会教授和中山大学薛灿教授为共同通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金等项目的支持和中南民族大学张泽会教授课题组的支持。

腈类化合物是医药、农药、功能材料合成领域重要的精细化工原料。醇直接氨氧化是制备腈类的理想路径，该工艺以醇、氨水、氧气作为原料，原子经济性高。但现有催化体系面临诸多瓶颈：贵金属催化剂成本高昂；氧化物催化剂需要高温或高压、极易发生水解、过度氧化等副反应；直接氨氧化包含脱氢、缩合、再脱氢多步基元反应，固体催化剂活性位点设计难度大。构筑多重活性位点可以调控过渡金属氧化物的几何结构和电子性质，有望解决上述痛点。然而，如何在过渡金属氧化物上精准构建具有空间几何分离的多功能活性位点，进而通过脱氢、缩合、再脱氢等多步基元反应的接力催化，实现腈类化合物的高选择性合成仍然存在诸多挑战。

（C/N-MnO_x催化剂的表面形貌、价态和配位环境表征）

本研究通过无溶剂结晶策略成功构筑了C/N-MnO_x催化剂。利用C掺杂诱导的氧空位实现高效氧活化，结合N掺杂引入的Mn-N路易斯酸位点定向吸附NH₃，构建了空间解耦的双位点“接力催化”体系，彻底消除了位点阻断与传统Mars-van Krevelen（MvK）路径导致的过氧化副反应。结合动力学同位素效应（KIE = 4.16）与DFT计算，证实其成功绕过了MvK路径，将反应决速步转移至亚胺中间体的均裂（α-C-H键断裂），显著降低了反应能垒。催化剂在无需额外能量输入（室温25°C、1 atm O₂）的极温和条件下，实现了高转化率（95.3%）与极高选择性（>99%），且具备极广的底物通用性（35种底物，含医药与香料中间体），性能赶超部分贵金属体系。

（C/N-MnO_x催化剂的电子结构和酸性位点研究）

（C/N-MnO_x催化苯甲醇直接氨氧化制苯甲腈的催化性能和动力学研究）

（C/NMnO_x催化苯甲醇直接氨氧化制苯甲腈的接力催化机制）

该研究发展了无溶剂晶化制备C/N双阴离子共掺杂氧化锰的合成方法，在同一催化剂上构建空间分离的氧空位与Lewis酸性Mn-N双活性位点，实现室温常压无添加剂条件下伯醇到腈的接力催化氨氧化。实验与理论相结合阐明反应机理：双位点将串联反应分步解耦，决速步转移至亚胺中间体α-C-H均裂，有效规避传统氧化物催化剂易发生水解、过度氧化的问题。本研究使用储量丰富的锰氧化物作为催化剂，反应条件温和，底物适用范围广，为设计可持续、低成本的多功能非贵金属绿色催化体系提供了全新的设计范式与参考。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.5879363

（撰稿：汤骏 审核：韩新亚 郑近德 张苒 黄敏）