本网讯（国际有序物质科学研究院）近日，南昌大学国际有序物质科学研究院廖伟强研究员等在分子铁电催化领域取得重要进展，利用《铁电化学》理论框架中的H/F取代策略设计合成了新型二维杂化钙钛矿铁电体[DFPD]2-CuCl4，并首次将其应用于催化炔烃选择性偶联反应。该催化体系在温和条件下展现出超高活性与稳定性，相关研究成果以“Organic-Inorganic Perovskite Ferroelectric Catalytic Selective Alkyne Coupling Under Ultrasound Sonication”为题发表于Chemical Science上。国际有序物质科学研究院齐俊超博士为论文第一作者，南昌大学为唯一完成单位。
炔烃偶联反应是有机合成中构建碳-碳键的核心反应之一，其产物1,3-二炔广泛应用于材料化学、天然产物合成及药物研发等领域。传统合成方法依赖贵金属催化剂或苛刻反应条件（如高温、过量碱）（图1左上），存在成本高、稳定性差、环境不友好等局限。铁电体作为一类具有自发极化特性的多功能材料，其极化诱导的内建电场以及外场下的极化变化可促进电荷分离，为催化反应提供新路径。相较于常用的无机铁电体，分子铁电体声阻抗与溶剂匹配度高，更利于能量传递；同时，分子铁电体能够溶于常规溶剂，可再生、循环使用，在铁电催化方面极具优势。团队前期已在分子铁电体催化合成喹啉衍生物（Nat. Commun. 2024, 15, 6738）、裂解水产氢（J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 12635-12643）及烯烃双官能团化（Adv. Funct. Mater. 2025, 35, 2502822）取得阶段性突破。然而，分子铁电催化尚处于起步阶段，在炔烃偶联中的催化潜力未被探索。
图1.（左上）1,3-二炔的传统合成途径。（左下）分子铁电催化炔烃偶联策略。（右）铁电催化机理示意图，以及分子铁电体[DFPD]2-CuCl4、传统无机铁电体BaTiO3和无机压电ZnO的催化活性比较。
团队先是利用氢/氟取代策略设计合成了新型二维杂化钙钛矿铁电体[4,4-difluoropiperidinium]2-CuCl4 ([DFPD]2-CuCl4），其兼具高居里温度（398 K）和室温铁电性。随后，将其应用于催化炔烃偶联反应。该体系在40 kHz超声、室温常压条件下，无需额外碱试剂（图1左下），即可实现多种末端炔烃的高选择性偶联，目标产物1,3-二炔的选择性最高达99%，产率最高至88%。相较于传统无机铁电体（如钛酸钡BaTiO3）和压电材料（如氧化锌ZnO），[DFPD]2-CuCl4的催化活性显著提升，分别是BaTiO3的4.5倍、ZnO的64倍（图1右）。其核心优势在于分子铁电体与溶剂的声阻抗匹配性好，能量传递效率高，且具备优异的循环稳定性，经过10次催化循环使用后，晶体结构、铁电性能及催化活性均保持不变。此外，反应产物因产率高可直接结晶纯化，部分产物还表现出结构相变特性，为功能材料开发提供了新思路。这项工作首次将分子铁电体应用于炔烃偶联催化，实现了高效、可持续的催化新体系，对推动分子铁电体的催化应用具有重要意义。
原文链接：https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2025/SC/D5SC07784B
