第一作者：Douglas W. Stephan
通訊作者：Douglas W. Stephan
通訊單位：多倫多大學
綜述要點：
1. 催化劑的發展歷史。
2. 受阻路易斯酸堿對（FLP）催化反應總結與展望。
一、研究背景（催化發展歷史進程）
催化劑在歷史上有重要作用，并且迄今為止收獲了7次Nobel諾貝爾獎。其中最近一次諾貝爾獎的獲得者是Heck，Negishi，Suzuki三人，獲獎理由是其在構建有機分子中的C-C化學鍵相關工作。目前，催化領域仍在發展和擴張。在過去的40年間，過渡金屬催化得到了巨大發展，并且在有機化學領域中成長為主要的相關研究領域。同時，化學家在多金屬催化、級聯催化、光催化、金屬納米粒子催化中進行研究和探索。許多研究者尤其對“綠色催化”概念情有獨鐘，通過使用高豐度、低毒性的第一排過渡金屬作為催化劑，化學工作者嘗試綠色、環境友好的催化反應。在均相催化、異相催化領域中，過渡金屬催化路徑的開發目前仍然是主要工作領域。
與此同時，幾種新型催化劑同樣開始得到關注和發展，包括“有機分子催化劑”、“s區催化劑”、“受阻路易斯酸堿對催化劑”。
圖1. 催化歷史發展過程和重要人物
二、擬解決或者擬探索的關鍵問題
總結并展望主族受阻路易斯酸堿對（FLP）催化劑的發展。
三、核心內容
有鑒于此，多倫多大學Douglas W.Stephan對受阻路易斯酸堿對催化反應的發展進行總結和展望。
圖2. FLP主族催化反應種類
要點1. 2000年前后Lewis酸堿催化劑的發展
在2000年以后，新型催化反應過程得以不斷發展，在2000年前后，非金屬催化的概念得到了廣泛關注，因為這種非金屬催化過程是更加綠色的過程，價格低廉，并且毒性較低。此外，非金屬催化可能產生意料之外的催化活性。有機分子催化目前正成為新興催化領域，通過小型有機分子作為催化劑，進行有機轉化反應。同時，主族催化劑得到了關注，并在多種有機反應中得以應用，比如烯烴聚合反應、氫胺基化反應、磷化反應、硅氫化反應、硼氫化反應、對映手性反應等。此外，Lewis酸堿對催化劑同樣受到了廣泛研究，這個階段中的Lewis酸堿對催化劑中Lewis酸和Lewis堿是通過配位鍵相互連接。
要點2. 2006年以來FLP催化劑發展
2006年，具有空間位阻的膦-硼烷酸堿對（FLP催化）用于活化H2的工作被報道并受到廣泛關注，雖然其和10年前Piers在B(C6H5)3-基硅氫化反應有很高的類似性（和之前的Lewis酸堿對催化劑不同，這種空間位阻導致酸堿之間無法形成配位鍵，并因此產生催化活性）。2007年報道了其用于C=N還原反應，隨后分別用于C=C鍵、C=O鍵、C≡C鍵、C=N鍵等還原反應。此外，底物范圍更廣，具有一定官能團兼容性，空氣穩定，反應活性更高的Lewis酸堿對催化劑得以發展。并且，FLP催化劑中Lewis酸的范圍擴展至陽離子硼化物（borenium）、碳化物、膦化物；強Lewis堿的范圍擴展至堿金屬酰胺、磷化物。
Lewis酸堿對的反應擴展到轉移氫化反應、硼氫化反應、C-H鍵硼烷化反應、氫芳基化、胺基化反應、對映選擇性α-胺基化、Mannich反應中。Lewis酸堿對催化劑同樣在聚合反應中顯示出一定的催化反應活性，P(V)和P(III)的Lewis酸對大量不同底物的氫硅化反應有反應活性。
要點3. CO2、H2等氣體分子熱門領域催化
當Lewis酸堿對催化劑能夠和CO2相互作用，能夠將CO-2還原為CO，同時膦氧化為膦的氧化物。在異相催化劑體系，In2O3的氫氧化物上能將CO2和H2轉化為CO和H2O。有研究發現B(I)具有N2反應活性。
圖3. FLP主族催化劑對H2等小分子的反應示意圖
圖4. FLP主族催化劑對CO2分子的反應（Chem. Sci., 2014, 5, 2625-2641）
要點4. 總結并展望
在過去的20年間，對p區主族催化劑的研究顯示，其能夠實現過渡金屬的催化反應。此外，更加重要之處在于，找到p區主族催化劑和過渡金屬之間的區別和獨特催化作用（過渡金屬無法實現的催化作用）。開發復合結構的催化劑，比如將FLP催化劑負載到MOF上實現構建異相結構催化劑。開發FLP催化劑對N2、CO、CO2、CH4等分子的催化反應。
四、參考文獻及原文鏈接
Douglas W. Stephan*
Catalysis, FLPs, and Beyond, Chem 2020
DOI：10.1016/j.chempr.2020.05.007
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2451929420302308
五、作者簡介
Douglas W. Stephan，加拿大催化與新材料首席科學家, 英國皇家化學會會士（FRSC）。1980年于加拿大西安大略大學取得博士學位，隨后在哈佛大學從事博士后研究，1982年起先后于溫莎大學、多倫多大學從事研究工作。Stephan教授提出了“受阻路易斯酸堿對（Frustrated Lewis Pair，FLP）”的概念并將其應用從簡單的小分子活化擴展到有機分子催化和材料科學等領域。目前擔任《Chem. Soc. Rev.》主編,《Chem. Comm》主編。H指數（Google學術）：88
課題組主頁：https://sites.chem.utoronto.ca/chemistry/staff/DSTEPHAN/
