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【DFT+實驗】丁云杰/韓仲康Angew.：近100%選擇性！Pd1-Ru1/PIPs助力乙炔雙羰基化

非均相的單金屬位點催化劑（single-metal-site catalysts）穩定性差，限制了其工業應用。

基于此，大連化學物理研究所丁云杰研究員、浙江大學韓仲康研究員等人報道了利用濕浸漬法制備了多孔離子聚合物（porous ionic polymers, PIPs）上的雙位點Pd₁-Ru₁（Pd₁-Ru₁/PIPs）。

對比單鈀位點或釕位點催化劑，Pd₁-Ru₁/PIPs實現了98%的乙炔轉化率和近100%的雙羰基化產物選擇性，并且具有更好的10次循環穩定性，沒有明顯的衰減。

通過DFT計算，作者研究了雙Pd₁-Ru₁位點的獨特結構和雙羰基化的機理。通過表征和實驗分析，作者提出了雙Pd₁-Ru₁位點催化劑的雙羰基化機理。CO首先在單Ru位點上代替鍵合水吸附形成[PdI₃-I-RuCl₂(CO)₃]^–（A₁）；然后在乙炔存在下，一個三鍵與單Pd位點配位形成物質B₁。

隨后，CO吸附在Pd位點生成C₁，CO插入通過過渡態（TS_1-1）生成酰基Pd（D₁）。其中，二酰基Pd（E₁）是通過過渡態（TS_2-1）將D₁物種CO插入而產生的。經過乙醇的親核攻擊和相應的過渡態（TS_3-1），生成了[H₂PdI₃-I-RuCl₂(CO)₃]^–（F₁）和1, 4-二羧酸酯類產物。

需注意，Pd₁-Ru₁/PIPs中單Pd位點的富電子結構可促進對乙炔的吸附。根據計算結果，Pd₁-Ru₁/PIPs中的單Ru位點在CO配位取代中表現出很強的CO吸附能，形成[PdI₃-I-RuCl₂(CO)₃]^–（A₁），增加了單Pd位點周圍的局部CO濃度，進一步加快了CO的插入頻率。

此外，根據Pd-4d軌道的局部態密度（PDOS）發現，由于Pd和Ru之間的電子相互作用，Ru原子的引入導致Pd₁-Ru₁/PIPs的d帶中心比Pd₁/PIPs的能級更低。結果表明，Pd₁-Ru₁/PIPs催化劑在乙炔雙羰基化反應中具有更強的活性。

Palladium and Ruthenium Dual-Single-Atom Sites on Porous Ionic Polymers for Acetylene Dialkoxycarbonylation: Synergetic Effects Stabilize the Active Site and Increase CO Adsorption. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202307570.

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