Nature子刊：Ru1CoNP/HAP SSAA催化糠醛合成哌啶和吡啶

通过可利用的生物质可持续地生产增值N-杂环可以减少对化石资源的依赖，并为经济和生态地改进精细和散装化学品的合成创造了可能性。

基于此，中国科学院大连化学物理研究所王爱琴研究员、华东理工大学段学志教授和莱布尼茨催化研究所Matthias Beller等人报道了一种新型的Ru₁Co_NP/HAP表面单原子合金（SSAA）催化剂，使生物基平台化学糠醛转化为N-杂环哌啶。在NH₃和H₂存在下，在温和的条件下生成所需的产物，收率可达93%。

利用热力学稳定的Ru₁/Co(001)代表Ru₁Co_NP/HAP催化剂，通过DFT计算，作者研究了Ru₁Co_NP SSAA结构对THFAM催化转化为哌替啶的有利作用。优化后的THFAM吸附构型表明，THFAM在Ru₁/Co(001)表面被强吸附，氨基的N原子与Ru₁原子结合，四氢呋喃环与Co表面结合，吸附能为-5.70 eV。然后，在Ru₁/Co表面THFAM-NH₂基团附近的C-O键以低能垒（0.26 eV）发生直接断裂（A1 → A2）。

随后的氢化过程能量递减，直至形成5-氨基-1-戊醇（A2 → A3 → A4 → A5 → A6）。最后，5-氨基-1-戊醇脱水形成闭环，形成哌啶。在Ru₁Co₂₀/HAP催化剂的存在下，在N₂条件下进行了5-氨基-1-戊醇的程序升温解吸（TPD）。

本实验中，哌啶的检测温度为252 ℃，5-氨基-1-戊醇的解吸温度为350 ℃。5-氨基-1-戊醇的脱水闭环是在其从催化剂表面解吸之前进行的，证实了5-氨基-1-戊醇在Ru₁Co₂₀/HAP催化剂上快速转化为哌替啶的速度。

Synthesis of piperidines and pyridine from furfural over a surface single-atom alloy Ru₁Co_NP catalyst. Nat. Commun., 2023, DOI: 10.1038/s41467-023-42043-6.