Single atom–cluster synergy in Ag catalysts enables chiral glyceric acid from biomass

化学 催化作用 甘油酸 生物量(生态学) 产量(工程) 有机化学 基质(水族馆) 氧气 对映体过量 选择性 商品化学品 离子液体 键裂 动力学分辨率 对映体 组合化学 喷气燃料 氧化磷酸化
作者
Shuguang Xu,Jianmei Li,Jiong Cheng,Ruoyu Li,Xiaoyan Wang,Shengqi Liao,Huaqing Yang,Changwei Hu,Ning Yan
出处
期刊:Science Advances [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:11 (47): eadz4136-eadz4136
标识
DOI:10.1126/sciadv.adz4136
摘要

Accessing optically pure chemicals directly from biomass via chemical catalysis remains challenging because of the need for high selectivity across complex, multistep transformations. Here, we report a robust silver-based catalyst featuring synergistic single atoms and nanoclusters that function as complementary active sites in the anaerobic oxidative carbon-carbon cleavage of bio-derived feedstocks. This catalyst enables the production of optically pure glyceric acid from a broad range of biomass sources including raw biomass with unprecedented yield (59 to 96%) and enantiomeric excess (97 to >99%). Structural and mechanistic studies reveal that silver clusters, stabilized by surface oxygen vacancies, activate dioxygen through π-backbonding, while electron-deficient silver single atoms preferentially bind the chiral substrate via ionic interactions, increasing the energy barrier for mutarotation and preserving its stereochemical identity. Oxygen spillover between the two sites facilitates precise oxidative Cα–Cβ bond cleavage. Together, these features overcome the longstanding dual challenges of low productivity and poor enantioselectivity in chemocatalytic biomass upgrading.
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