同样是10%的钯碳，为什么有的效果好，有的效果差？

钯碳催化加氢是有机合成中最频繁的反应之一，被广泛用来脱除 苄基（Bn）、苄氧羰基（Cbz）、烯丙基（Allyl）、烯丙氧羰基（Alloc）、对甲氧基苄基（PMB），叠氮基等含易氢解结构的保护基。

该步骤尽管看似简单，却常常是主要瓶颈。钯催化剂不稳定的问题始终如影随行，已有研究引入了催化剂预处理方法——如使用DMF:H2O和HCl溶液抑制副反应，但不同来源的碳载钯催化剂在性能上的差异仍未得到充分解释。

比如菜籽之前做的一个合成，看着很简单，而且文献还是定量收率，但是国产钯碳始终无法重复，最终还是通过买进口钯碳才解决的。

所以是为什么呢？

下面这个文章或许能给出答案！

2021年，中国科学院山西煤炭化学研究所陈帅和爱尔兰都柏林大学Stefan Oscarson等人在OPRD发表了文章，证实了 碳载钯催化剂的性能差异主要源于其物理化学性质的不一致性，例如钯颗粒大小、分布均匀性以及氧化态等特性难以控制和预测。此外，在实际应用中，催化剂的选择性常受到副反应（如芳香保护基团饱和）的影响，进而影响目标产物的纯度和分离难度。

研究过程中，研究人员首先合成了一种具有支链的三级结构，包含 苄基醚、萘甲基醚和叠氮基团共计 25个基团 待还原 的十糖结构；筛选了两个试剂公司三种钯催化剂，用以评估不同钯碳催化剂的性能差异。

结果表明：

5% Pd/C催化剂（Strem Chemicals）表现出最佳性能，具有最短反应时间（1.5-2天）、最高收率（82-84%）和最低芳香保护基饱和度（10%）。且通过预处理方法（DMF:H2O, 37% HCl），避免了芳香保护基的饱和副产物，保持理想的6-

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这显然表明钯碳催化剂催化性能和钯含量无关！

接着研究人员使用多种表征技术对相关钯催化剂进行了底层本质的区分：

①对最有效的催化剂（5% Pd/C，Strem Chemicals）进行XRD分析，发现其在2θ为33.3°、34.4°、42.9°和55.3°处有明显的PdO晶体峰；同时存在金属Pd的峰，表明该催化剂含有PdO和Pd0。其他低质量催化剂主要由大颗粒PdO组成，导致更长的反应时间和较低的活性。

②通过透射电子显微镜（TEM）发现：高效催化剂（5% Pd/C，Strem Chemicals）显示Pd和PdO纳米颗粒均匀分散在碳上，平均尺寸约为4 nm。相比之下，低质量催化剂展示出严重的颗粒聚集和不均一的尺寸分布，不利于催化过程。

③通过X射线光电子能谱（XPS）研究发现：虽然所有的Pd-C催化剂都有Pd2+和Pd0，但更高比例的Pd0具有更优异的催化性能。

关于催化剂回收利用的问题：

研究人员 以全苯甲基化的葡萄糖苷3为模型底物，发现：Pd/C催化剂经离心重新分离并在五次循环后无失活迹象，收率范围为95%-88%。Pd和PdO仍然共存且小颗粒依旧均匀分布，证明催化剂在多个循环后仍保持活性。

钯碳预处理方法： 将500 mg Pd/C加入到10 mL圆底烧瓶中，悬浮于DMF/H2O混合液（1 mL, 80:20 v/v），添加200 μL HCl（ACS试剂, 37%, pH 2-3），搅拌20分钟，并在氢气气氛下进行。处理后的Pd/C催化剂通过过滤重新分离，在氢解反应中直接使用。

公众号观点：想必大家和我相同，这篇文章在我们对钯碳已有认知的地方是颠覆性的。这同时也解释了我们在实验过程真正遇到的很多疑问。

文献来源：

Org. Process Res. Dev.