记者从中国科学院获悉，近日，中国科学院大连化学物理研究所刘中民院士团队联合相关合作单位，开辟了一条全新催化路径：无需金属、不用配体，仅依靠分子筛独立完成催化。这一路径补齐了传统工艺中催化剂与产物分离难度大的短板，为高端含氧化合物、新材料高效绿色制备打开新空间。
传统催化路径，普遍依托羰基化反应这一现代化学工业的“基本功”，通俗来讲，就是把一氧化碳“接入”烯烃分子，生成酸、酯、醇类化合物。醋酸、增塑剂醇、香料、医药中间体等一大批产品，都依托这一反应搭建而成。当前工业主流路线依赖铑、铱等贵金属，搭配有机配体使用，存在体系复杂、工序繁琐、成本偏高、催化剂与产物分离难度大等特点。
此次公布的研究成果，实现了水参与下分子筛催化丙烯羰基化制异丁酸、乙烯羰基化制丙酸两项新反应，并揭示一条基础规律——分子筛孔道的位置与尺寸，直接决定催化效果。研究证明，孔道微环境本身就是调控反应路径的“核心密码”，催化选择性不再依赖反复调试配方试错，而是可以通过孔道几何结构预先设计、精准指定。
研究团队介绍，分子筛是一类具有有序多孔结构的晶体材料，孔道精度达到分子级别，自带分子筛分能力，可将尺寸、形态不匹配的分子阻隔在外，在石油炼制、气体分离、绿色化工领域有着重要价值。
此前，刘中民院士团队已将分子筛用于二甲醚羰基化，实现无水乙醇的大规模工业化生产，开辟了一条绿色制乙醇新路线。
循着这条工业化路径，团队历经近三年攻关，借助分子筛独特的限域效应，成功实现两项无金属、无配体的分子筛催化新反应：水参与丙烯羰基化生成异丁酸、乙烯羰基化生成丙酸。
据介绍，该成果为可反向预测、理性设计新化工过程的分子筛羰基化搭建了普适框架。下一步，团队将推进实验室反应的工艺放大，推动分子筛羰基化技术走向产业一线。
相关成果于北京时间10月21日在线发表于国际学术期刊《自然》。（记者胡喆、王莹）
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