酰胺和α,β-不饱和酰胺是天然产物、药物、农用化学品和功能材料中的重要结构单元。在形成酰胺键的众多方法中，烯烃和炔烃的氢氨基甲酰化是制备酰胺和α,β-不饱和酰胺的最直接和原子经济的方法，迄今为止，配体调控的钯（Pd）催化烯炔烃氢氨基甲酰化可选择性合成马氏或反马氏酰胺和α,β-不饱和酰胺。然而，目前烯炔烃氢氨基甲酰化反应大多依赖于昂贵的均相或多相Pd 催化剂，存在催化剂用量高，反应活性低，区域选择性差，底物范围有限以及反应条件苛刻等弊端，严重制约了烯炔烃氢氨基甲酰化反应的实际应用。
前期，青岛能源所杨勇研究员带领的低碳催化转化研究组通过动态亚胺化学成功地开发了一种骨架中含有三苯基膦结构单元的功能性多孔有机分子笼（PPOC）。作为一种独特的多孔材料，实现了高度分散、亚纳米尺寸Pd纳米颗粒（PdNPs）的可控合成（Pd@PPOC），并表现出优异的芳基卤化物交叉偶联反应的催化活性（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020, 12, 53141.）。
基于Pd@PPOC催化剂中PdNPs与分子笼骨架中膦配体间强相互作用以及具有独特的空腔和开放的窗口多孔分子笼在有机溶剂中优异的可溶性特点，近期，通过系统的条件优化，实现了烯烃和炔烃与胺和CO的高效高选择性氢氨基甲酰化。该催化反应具有广泛的官能团耐受性和底物适用性，并以高收率合成了一系列支链酰胺和α,β-不饱和酰胺。与目前最先进的工业催化剂对比，Pd@PPOC表现出更优秀的催化活性和区域选择性。此外，这种可溶性非均相 Pd催化剂具有高稳定性和易分离和回收使用的优势。本研究工作展示了功能性多孔有机分子笼PPOC在选择性催化中的应用潜力，也为烯炔烃的氢氨基甲酰化提供了绿色高效新途径。
相关研究成果已经申请发明专利，并作为内封面和热点文章发表在Green Chemistry《绿色化学》上，论文的第一作者是青岛能源所周薪博士和王召占助理研究员，通讯作者是青岛能源所杨勇研究员。该研究获得了研究所自主部署基金、山东能源研究院基金、中科院洁净能源创新研究院合作基金等项目的支持。（文/图 周薪）
Xin Zhou,＃ Zhaozhan Wang,＃ Bo Yu, Shaoping Kuang, Wei Sun, Yong Yang*. Highly Efficient Markovnikov Hydroaminocarbonylation of Alkenes and Alkynes Catalyzed by a “Soluble” Heterogeneous Pd Catalyst. Green Chemistry, 2022, DOI: 10.1039/D2GC00815G
