本文刊载于《科学观察》2006年第1卷第3期P58-P59。
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本期10大热点论文中有两篇是关于金属催化剂研究的文章，它们的研究内容分别是金和钯的催化剂，排在热点论文的第6位和第7位。
文章6的作者是得克萨斯T&M大学的Wayne Goodman与Mingshu Chen。这篇文章主要向科学工作者展示了以TiO2为支撑物的金原子的非凡催化能力。Goodman等人的一篇文章曾经获得广泛注意（参阅 M. Valden, et al.,Science,281[5383]: 1647-50, 1998），它报道了金团簇在TiO2上的优异催化性能，而文章6 是该研究成果的延伸。此外Goodman等人还提供了第一个金原子完全润湿在氧化物表面的例子，并证明这样一层超薄的金膜可以作CO氧化的催化剂。文章同时也证明了，在催化活性方面，金纳米颗粒的重要性并不像原来预测的那样。
制备该新型催化剂时首先要在钼底物上铺展一层TiO2，接着沉积一层仅有一两个原子厚的金薄膜，然后在900K的条件下退火，最终可得到一层有序排列的金原子。研究结果表明，金原子直接键合到钼原子上，而不是与氧原子键合。接着Goodman与Chen测试室温下金膜氧化CO的催化效率，证明其催化效率可达以前报道的Au/TiO2表面催化效率的45倍。
目前，Goodman研究小组正在研究这些金膜以及其它相关材料作为潜在催化剂的性能。同时，他们也在合成用于稳定金薄膜的功能性氧化物支持体。此外，他们对醋酸乙烯酯合成过程中钯-金催化剂中金所起的增强效应开展了研究（参阅M.S.Chen, et al., Science, 310[5746]: 291-3, 2005）。在接受Science Watch采访时Goodman介绍说：“我们深信通过高活性金催化剂的合成途径，人们可以大量制备适合各种工业应用的具有更高表面积的催化剂。”催化研究的黄金时代正在展露曙光。
第7篇文章也涉及钯催化剂，研究的是Suzuki-Miyaura偶联反应。在这个反应过程中，两个苯环通过其各自分子上的硼酸基团和氯原子之间的反应，结合在一起形成联芳。该项工作是MIT的Stephen Buchwald研究组完成的，其令人关注的亮点在于催化剂是事先设计好的，而不是偶然发现或者通过测试许多催化剂遴选出来的。(www.xing528.com)
Suzuki-Miyaura反应过程就是要制备出有空间位阻的联芳。如果与硼酸和氯原子相邻的苯环碳原子带有其它的取代分子，尤其是大的取代分子，那么制备联芳就变得相对困难了。这是因为形成新键的空间已经被大量占用了。然而，钯化合物可以催化该反应过程。文章7就报道了这样一种新的“通用”催化剂。
这种新催化剂是联芳磷化合物，在室温下以0.2% Pd或更低的催化剂浓度，就可以在几小时内催化完成Suzuki-Miyaura反应，产率超过90%。即使在反应中只有0.02%的催化剂存在，仍然有可能获得较高的产率，但这需要加热和较长的反应时间。在某一仅使用30ppm (0.003%)催化剂的反应中，Buchwald计算出每个钯参与了31 000个单个反应，他指出甚至仅仅10ppm的钯仍然可以具有明显的催化活性。
这种新型催化剂的通用性表现为：即使与联芳键相邻的四个碳原子都带有功能团，也可以制备空间位阻更大的联芳，其产率依然可以超过80%。这种新型催化剂也可用于杂芳基化合物的偶联，产率可达95%以上。自文章7发表后，Buchwald 还发表了对Suzuki-Miyaura 偶联反应进一步研究的成果。其中一篇探讨了三氟硼酸盐作为反应基团的情况（参阅 T. E. Barder, S. L. Buchwald,Organic Letters, 6[17]: 2649-52, 2004），而其最近发表的文章注重的则是对带有修饰配位结构的新型催化剂的研究（参阅T.E. Barder, et al., J. Am. Chem. Soc.,127[13]: 4685-96,2005）。
来源：Thomson Scientific 热门论文数据库
翻译：朱海峰 审校：马建华
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