在金屬催化反應體系中，預催化劑或在溶液中發(fā)生聚集或解離，形成由少量金屬原子構成的納米團簇。與均相絡合物催化劑不同，這類原位形成的多金屬團簇含有多個金屬中心，可同時活化并轉化多個底物分子，從而區(qū)別于經典單核金屬催化劑通常只能順序活化單一底物的機制。

中國科學院上海有機化學研究所研究團隊等，實現(xiàn)了內式炔烴的選擇性雙硼氫化反應，合成了高價值的諧二硼烷烴衍生物，并通過多團隊協(xié)作，系統(tǒng)揭示了鎳前體在反應中的動態(tài)演變過程，深化了學界對原位形成金屬納米團簇反應性及其機理的理解。

傳統(tǒng)金屬催化的炔烴與硼烷的雙硼氫化反應，通常經歷兩次順序的硼氫化步驟，涉及烯基硼中間體生成，并面臨復雜的位點選擇性挑戰(zhàn)。研究團隊采用簡單鎳前體與氟化銫添加劑，在不引入復雜配體情況下，實現(xiàn)了內式炔烴的高選擇性雙硼氫化?？蒲腥藛T結合反應動力學誘導期、毒化實驗、過濾實驗、質譜分析、同步輻射XAFS表征及理論計算等，發(fā)現(xiàn)活性催化物種或為由多個鎳原子組成的金屬納米團簇。該類團簇憑借其表面多金屬中心的結構特征，可同時活化多個硼烷分子，從而突破經典單核金屬催化劑一次僅能轉移一對H與B的限制，并改變加成順序，實現(xiàn)在單一催化循環(huán)中，依次完成H、H、B、B的加成過程。

這一研究解析了催化物種演變，識別了真實活性物種，并揭示了多核結構帶來的全新反應路徑與機理，顯示出團簇的多金屬結構特征帶來的獨特催化性能。

近期，相關研究成果發(fā)表在《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、科學技術部、中國科學院的支持。