北京
羰基化反应是现代化学工业的基础反应类型之一：把一氧化碳插入烯烃等底物分子，生成酸、酯、醇类化合物。醋酸、增塑剂醇、香料和医药中间体，都依赖这条反应路径。
工业主流路线长期使用贵金属配合物加有机配体。体系复杂、成本较高，而且催化剂与产物处在同一液相体系里，分离回收困难。铑、铱这些贵金属，是这套路线的隐性门槛。
中国科学院大连化学物理研究所刘中民院士、朱文良研究员团队在分子筛催化烯烃羰基化方向取得进展，相关论文于北京时间 10 月 21 日在线发表于《自然》。研究实现了水参与下丙烯羰基化制异丁酸、乙烯羰基化制丙酸两个新反应，过程不使用铑、铱等贵金属，也不依赖有机配体，仅由 FER 分子筛本身完成催化。
分子筛作为固体酸催化剂，此前在羰基化中的成功案例有限。2017 年刘中民团队将分子筛用于二甲醚羰基化、支撑无水乙醇大规模工业化生产，首次表明分子筛本身可以充当羰基化催化剂。但那次针对的是醚类底物，烯烃羰基化能否在分子筛上实现，此前缺乏系统依据。
难点很具体：烯烃在分子筛酸性位上容易发生聚合副反应，催化剂会迅速失活。团队经过近三年攻关，利用 FER 分子筛的限域效应，在 5MPa 条件下把目标反应从副反应网络中“抽提”出来。
数据是这样的：
- 丙烯羰基化生成异丁酸，选择性在 750 小时连续运行中保持在 95% 以上
- 乙烯羰基化生成丙酸，选择性在 100 小时测试中达到 80%
限域孔道在推动羰基化进行的同时抑制了烯烃聚合。分子筛作为固体催化剂与产物天然分处两相，分离回收比液相体系更简便。
比两个新反应本身更值得关注的是，论文揭示了一条可迁移的设计规律。实验动力学与理论计算表明，乙烯羰基化的主要活性位点是 FER 分子筛八元环中的 T2-O5 位，丙烯羰基化的主要活性位点则是十元环中的 T3-O1 位。
底物分子的大小与孔道开口的几何匹配，直接决定了哪条反应路径被选中。过去调节羰基化选择性主要靠反复调整催化剂配方试错，这一机制提供了反向思路：先确定目标产物，再依据孔道几何预先指定活性位点的空间环境。
该工作为分子筛羰基化搭建了一个可反向预测、理性设计的通用框架，而非仅适用于 FER 一种分子筛的经验方案。
从产业化角度看，该成果仍处于实验室小试阶段。团队下一步将推进工艺放大，但烯烃羰基化从固定床小试走向连续工业装置，还需解决长周期运行中积碳控制、反应热管理以及一氧化碳／烯烃高配比条件下的物料循环等问题。
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