每個人都要找準自己的定位，找到一個好隊友，才能更好發揮自己的潛力。正所謂酒逢知己千杯少，道不同不相為謀，1+1>2等等，也是類似的道理。
人如此，催化劑亦如是。
很多時候，我們隨便在試劑公司隨便買一個催化劑，就美其名曰“商業催化劑”，然后拿來做各種對比實驗。有時候商業催化劑效果奇差無比，不免洋洋得意；有時候又發現商業催化劑效果好得不得了，又難免暗自神傷。
這是因為，你買的所謂的“商業催化劑”和你自己制備的催化劑一樣，也只是許多催化劑中的一種，他們可能也有自己合適和不合適的反應體系，所以導致同一個催化劑在不同實驗中效果不一，同一個實驗在各個課題組文章中數據各異的現象。
到底是為什么呢？
回到正題。無論是自制催化劑，還是你買的“商業催化劑”，當你發現它的催化活性低，選擇性差的時候，不一定是催化劑不好，很有可能是溶劑、壓力、溫度、攪拌方式等其他各種因素的原因。
今天，我們就來講一下溶劑對催化劑活性和選擇性的影響。
溶劑對溶液中的反應具有重要影響，這是眾所周知的事情。早在1989年3月31日，Science就報道了MARK MARONCELLI等人關于極性溶劑對反應動力學和電子轉移機理方面的研究成果。研究指出，在反應過程中，電荷在反應物中迅速重新分配。反應如何與其溶劑環境耦合，關鍵取決于溶劑對反應物電荷分布的這些變化的響應速度。
2018年10月15日，北京大學馬丁教授和和廈門大學王帥教授團隊在JACS報道，同樣一個催化劑，在不同溶劑中的催化活性和選擇性相差非常大。
實驗結果發現，相比其他溶劑，α-MoC在醇類溶劑中對糠醛催化加氫的活性和選擇性最優。理論計算研究表明，醇類溶劑的供氫能力是保證純相α-MoC對糠醛催化加氫活性的關鍵，另外醇類溶劑在催化劑表面的解離吸附導致表面被修飾，從而提高產物的選擇性。
2019年4月2日，美國俄克拉荷馬大學Bin Wang 和Daniel E. Resasco團隊在Nature Catalysis報道，同樣一個催化劑，在不同溶劑中的催化選擇性相差非常大。
實驗發現，在鈀催化劑對呋喃甲醛催化加氫體系中，以水為溶劑比以環己烷為溶劑表現出更高的選擇性。理論計算表明，在H2O中，氫氣可以通過金屬表面電荷分離為質子，然后通過水分子轉移，從而降低C=O氫化的活化能壘。而C=C雙鍵的加氫主要在表面發生，這是因為C原子具有疏水性，而且不存在氫鍵鍵合的通道。也就是說，H2O直接參與動力學相關的反應步驟，讓氫通過水的氫鍵網絡繞過直接的表面反應，為醛基的加氫提供了一個額外的通道，從而實現了對C=O和C=C雙鍵的加氫反應的選擇性差異。
4-吡啶基乙酸脫羧的速率常數和動力學很大程度上取決于溶劑是水還是二惡烷。why？。2001年7月11日，JACS報道了來自PiotrPaneth等人的理論計算研究成果。通過測量斷裂C-C鍵的長度，他們發現，過渡態的C-C鍵長度在水中比在二惡烷中長0.13 ?，比氣相中長0.37?。
2014年，JamesA. Dumesic團隊在Angew報道，相比于水或者其他溶劑，以γ-戊內酯（GVL）作為溶劑可以提高產物選擇性，反應速率也會顯著增加。他們認為，這是因為非質子有機溶劑通可以改變酸性質子相對于質子化過渡態的穩定性，從而影響反應動力學。
類似的溶劑影響的例子還有很多，這都說明溶劑在調節催化活性和選擇性方面具有重要作用。同樣一個催化劑，只有遇到合適的溶劑，才能情投意合，爆發出無窮的潛力！
所以，當你的催化實驗不太順利的時候，不妨換換溶劑，說不定會得到意想不到的效果。
參考文獻：
1. MARK MARONCELLI, JEANMACINNIS, GRAHAM R. FLEMING. Polar Solvent Dynamics and Electron-Transfer Reactions. Science 1989, 243, 1674-1681.
http://science.sciencemag.org/content/243/4899/1674
2. Yuchen Deng, Rui Gao,Shuai Wang, Ding Ma et al. Solvent Tunes the Selectivity of Hydrogenation Reaction over α?MoC Catalyst. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 14481?14489
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.8b09310
3. Zheng Zhao, RedaBababrik, Wenhua Xue, Bin Wang & Daniel E. Resasco. Solvent-mediated chargeseparation drives alternative hydrogenation path of furanics in liquid water.Nature Catalysis. 2019
https://www.nature.com/articles/s41929-019-0257-z
4. Daria Sicinska,Donald G. Truhlar, and Piotr Paneth. Solvent-Dependent Transition States forDecarboxylations. J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 7683–7686.
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/ja010791k
5.Max A. Mellmer, James A. Dumesic et al. Solvent Effects in Acid‐CatalyzedBiomass Conversion Reactions. Angew 2014, 53, 11872-22875.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201408359
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