上海有機化學研究所黃正團隊發展了一種適用于小分子和大分子后修飾的分子型烷烴脫氫催化劑，這類催化劑可以高度位點選擇性地在底物中引入碳碳雙鍵。后續利用雙鍵豐富的轉化方法，能夠在小分子烷烴和聚丙烯高分子中選擇性引入各種官能團。
自然界中含有豐富的飽和烴類資源，如烷烴小分子是最基礎的石化產品，也是最惰性有機化合物之一，目前主要作為燃料使用，在合成化學中利用價值極低。另一方面，以飽和烴類結構為基礎的聚乙烯、聚丙烯等傳統大宗塑料在未來很長一段時間內仍將是塑料的主要品種，這些非天然降解高分子材料在服役期結束后往往造成“白色污染”，給生態環境帶來了沉重的負擔。這些飽和烴由惰性碳氫鍵、碳碳鍵構成，化學性質非常穩定，如何實現這些價廉量大、甚至對環境造成負面影響的低價值飽和烴類物質高效、高選擇性轉化一直以來是合成化學領域面臨的一個重要挑戰。
黃正課題組長期從事分子型烷烴脫氫催化劑研究。在脫氫基礎上，利用烯烴中間體異構-官能團化，實現雙／多金屬催化的低值烷烴至高附加值化學品的多樣性轉化；基于脫氫啟動的烷烴交叉復分解策略，實現聚乙烯溫和可控降解制備燃油。但是，之前發展的螯型烷烴脫氫催化劑僅適用于簡單直鏈烷烴或環烷烴脫氫，對于位阻較大的多取代烷烴（如1,1-二取代烷烴），催化活性極低；此外，螯型烷烴脫氫催化劑官能團兼容性差，底物適用范圍窄，極大限制了其在有機合成中的應用。
針對以上問題，近期黃正團隊發展了一種新型雙膦銥氯脫氫催化劑。研究結果顯示，該類催化劑具有著優異的位點選擇性和官能團兼容性。當底物分子中含有多種可去飽和化的烷基鏈時，能夠選擇性針對1,1-二取代烷烴進行脫氫生成對應的1,1-二取代烯烴產物。作者使用這類催化劑完成了多種生物活性分子的脫氫后修飾以及藥物分子的合成。尤為重要的是，該催化體系適用于聚丙烯位點選擇性脫氫，在不改變聚丙烯分子量的基礎上，能夠在高分子中可控引入不飽和碳碳雙鍵；進一步利用碳碳雙鍵官能團化反應可簡捷合成含有各種極性官能團的聚丙烯。這個方法為官能團化聚丙烯材料的制備提供了一種潛在的新途徑，也為聚烯烴廢塑料變廢為“材”、升級再造提供了新思路。
圖 基于脫氫策略的聚丙烯官能團化
上述工作于9月23日在Science Advances雜志上發表，研究生王寬和博士后甘覽為該論文的共同第一作者。該研究受科技部重點研發計劃、國家自然科學基金委、中國科學院以及金屬有機化學國家重點實驗室資助。
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