纳米磁铁矿负载Pd(II)/oxo-V(IV)-席夫碱配合物的绿色催化体系：微波辅助高效合成维生素K3

本研究针对维生素K3传统合成工艺的污染问题，通过曼尼希反应构建含哌嗪席夫碱配体，开发了纳米Fe3O4@SiO2负载的Pd(II)/oxo-V(IV)复合催化剂。在微波辅助下实现91.29%转化率和72.39%选择性的绿色合成，且Pd(II)催化剂可循环使用5次，为药物合成提供了高效环保新方案。

　　

维生素K₃作为重要的营养补充剂，其工业化生产长期面临严峻的环境挑战。传统工艺使用铬酸盐等有毒氧化剂，不仅产生大量危险废弃物，反应效率也亟待提升。如何在保证产率的同时实现绿色合成，成为药物化学领域亟待突破的瓶颈问题。

卡赫拉曼马拉什苏特库伊玛姆大学（Kahramanmara? Süt?ü ?mam University）化学系Serhan Uru?团队创新性地将纳米技术与配位化学相结合，设计出具有磁分离特性的高效催化剂。研究人员首先通过曼尼希反应将N-甲基哌嗪与2,4-二羟基苯甲醛偶联，再与氨基硅烷修饰的纳米Fe₃O₄结合，成功构建了含哌嗪的席夫碱配体体系。随后制备的Pd(II)和oxo-V(IV)金属配合物，在微波辐射下对2-甲基萘(2MN)的氧化转化展现出惊人活性。这项突破性成果发表在《Phosphorus, Sulfur, and Silicon and the Related Elements》期刊。

研究采用多尺度表征技术：傅里叶变换红外光谱(FT-IR)确认配位结构，液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)分析中间产物，扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)揭示纳米载体形貌，能量色散X射线光谱(EDX)测定元素分布，热重-差热分析(TG/DTG/DTA)评估热稳定性，X射线衍射(XRD)鉴定晶体结构，核磁共振(NMR)解析分子构型。

【催化剂设计与表征】

通过多步合成获得Fe₃O₄@SiO₂-L-Pd(II)和Fe₃O₄@SiO₂-LOV(IV)两种催化剂，表征数据显示金属离子成功配位到席夫碱骨架上，纳米载体保持超顺磁性。

【催化性能评估】

在H₂O₂氧化体系中，Pd(II)催化剂实现91.29±0.37%的2MN转化率，产物选择性达72.39±0.46%；oxo-V(IV)体系转化率为88.56±0.48%，选择性61.25±0.24%。微波辐射显著加速反应进程，将传统数小时的反应缩短至分钟级。

【循环稳定性测试】

磁性分离的Pd(II)催化剂经5次循环后，仍保持91.33±0.29%的转化效率，选择性仅降至45.57±0.41%，EDX证实金属流失率低于3%。

该研究开创性地解决了维生素K₃合成中的环保与效率矛盾：①设计可磁分离的纳米催化剂避免传统均相体系的回收难题；②采用H₂O₂替代有毒氧化剂实现真正绿色合成；③微波辅助使反应时间从小时级缩短至分钟级。特别值得注意的是，Pd(II)配合物的催化效率超越文献报道的所有同类体系，为药物绿色制造提供了范式转换级解决方案。这种将配位化学与纳米技术交叉融合的研究思路，对开发其他高附加值化合物的合成工艺具有重要启示意义。