2025年10月9日，郑州大学学术副校长、国家杰出青年基金获得者臧双全教授团队和深圳大学高等研究院王政研究员团队合作在国际顶级化学期刊 Journal of the American Chemical Society（JACS）发表题为 “Atomically Precise Copper Cluster for Highly Chemoselective Carbenoid Insertion into the N–H Bond of Aliphatic Amine” 的研究论文。贾腾博士为论文第一作者，郑州大学臧双全教授与深圳大学王政教授为共同通讯作者。深圳大学为论文第二完成单位，王政研究员在本研究中承担了密度泛函理论（DFT）计算与机理分析工作。

由于脂肪胺与过渡金属催化剂之间存在强配位效应，其强路易斯碱性会抑制催化活性、降低化学选择性，使N–H插入反应长期面临重大挑战。该研究团队首次设计并合成了一种具有动态催化位点的高稳定性铜簇（Cu₃NC⁽ᴺᴴᶜ⁾），在脂肪胺N–H键的卡宾插入反应中实现了前所未有的高化学选择性与高催化效率。

研究表明，Cu₃NC⁽ᴺᴴᶜ⁾催化剂中的吡啶基团充当动态配体，可与脂肪胺竞争配位，防止催化剂钝化失活。动态解离的配体还可调控催化中心的空间效应，实现伯胺的高选择性单烷基化。反应通过形成Cu₃NC⁽ᴺᴴᶜ⁾–卡宾中间体，在C=C键与N–H键之间实现高化学选择性，N–H插入反应的转换数（TON）高达79,200，远超以往体系。王政团队通过密度泛函理论（DFT）计算揭示了Cu–卡宾活性中心在反应路径中起关键调控作用，为实验观测的高化学选择性提供了量化支持。

该工作不仅展示了金属纳米簇在有机催化领域的独特潜力，也为通过“动态配体–刚性簇核”协同策略设计高效、稳定的催化剂提供了新思路。该反应体系可广泛应用于药物分子的合成与后期官能团化，如氯吡格雷、阿莫沙平及沃替西汀等药物的结构修饰。

该研究受到了国家自然科学基金和云南贵金属实验室自然科学基金和深圳大学青年学者启动资金的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c15400

图1. 原子级精确铜簇实现高化学选择性的卡宾插入脂肪胺N-H键反应