涂涛

男， 复旦大学， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

1994-1998：东华理工大学应用化学系，本科；
1998-2003：中国科学院上海有机化学研究所，硕博连读研究生（导师：戴立信 研究员）；
2003-2005：加拿大蒙特利尔大学，博士后（合作导师： James D. Wuest）；
2005-2009：波恩大学凯库勒研究所，助理研究员；
2009-至今：复旦大学化学系，教授、博导；
2024-至今：宁夏大学化学化工学院，特聘教授、博导

研究领域和兴趣

金属有机超分子化学、绿色催化、资源分子高值化

主要业绩

面对国家“建立健全绿色低碳循环发展经济体系”的重大需求，围绕“资源高效利用与绿色催化转化”这一主题，以“双碳”为目标，针对资源分子催化转化中存在副反应多、效率低和选择性差等挑战，以生物质多醇氧化脱氢制备乳酸反应为突破口，基于氮杂环卡宾金属化合物活性高、稳定性好、易调节的特点，结合“均多相融合”的理念提出了配位组装、超交联等固载策略，实现了多类固体分子催化剂催化中心的精准构筑。在开拓资源分子转化新途径同时，研究了固体分子催化剂稳定性、活性及选择性提升的多类效应。在生物质多醇制乳酸、CO2制 DMF 及烯烃氢甲酰化等三类具有产业化前景的反应中实现了高效、高原子经济、高选择性催化转化，推动了资源分子的高值化产业化利用，主要取得了以下原创性学术成果：
1、由于生物质多醇量大、廉价、易得，一直被认为是替代石化资源、制备大宗化学品的重要平台分子。然而由于其活性低、反应位点多，加之高效催化剂缺失，因此高值化途径匮乏，且转化效率低、选择性差、副产物多。基于氮杂环卡宾配体（NHCs）具有稳定性好、活性高、易调节等特点，设计制备了一系列新型稳定高效氮杂环卡宾铱化合物，首次发展了乙二醇与甲醇脱氢交叉偶联制备乳酸（C2 + C1 → C3）的全新反应（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 10421）。该新反应具有催化量低、反应速度快（99%）、选择性好（>99%）、原子经济性高等特点，副产物仅为水和绿氢，符合可持续理念。在此基础上，利用配位组装策略，实现了一维、二维、三维的自负载固体分子催化剂的高效构筑，利用其孤立、孔道、限域等效应实现了更具挑战的甘油（C3→ C3）、山梨醇（C6→ C3 + C3）以及其它各类生物质糖醇脱氢到乳酸的定量选择性转化，催化剂最高可重复使用数十次（Angew. Chem. Int. Ed. 2020,59, 13871）。不但解决了传统催化剂负载存在的诸多难题，与均相相比实现催化性能大幅提升，而且这类全新催化体系可拓展到其它醇的氧化脱氢、交叉脱氢偶联及胺与醇还原胺化反应，实现了季碳α-羟基酸和氨基酸等重要药物前体的高效、选择性绿色制备（ACS Catal. 2023, 13, 2061）。
2、传统后修饰负载策略往往造成催化剂负载不完全、催化位点随机、易失活以及孔道堵塞等问题，加之载体常常会改变催化中心的配位环境和反应的过渡态，使得催化效率、选择性降低，成为 CO2 高值产业化的瓶颈之一。针对这些挑战，发展直接超交联策略，将多类优势均相催化剂直接进行微纳化固载，制备了一系列具有多级次孔道的固体分子催化剂（POMPs, Adv. Mater. 2020, 32, 1905950，Back cover）。通过孤立、限域、协同等效应大幅提高了 CO2 高值化制备甲酸、甲醇及甲酰胺等反应的效率、选择性和催化剂循环使用性能。进一步调控交联组分间比例使得胺与CO2 的胺氢甲酰化反应中无需溶剂和碱就能取得定量的选择性和产率。在1-20 ppm 催化量下就可制备“万能溶剂”DMF，取得了迄今最高的转化数数（TON：1.58106），循环12 次后 没有活性和选择性的降低（Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 4125）。与实际生产中利用过量CO与二甲胺在高温制备 DMF 体系存在副反应多、易造成容器腐蚀、CO泄露及易结晶堵塞管道等问题不同，该固体分子催化体系可以在温和、易控、方便的进行釜式和固定床进行放大（CN202010077178.1， PCT 申请号：CN2020140480）。目前已与延长石油合作已完成固体催化剂 30 天连续化寿命测试，结果令人满意。
3、丙烯制正丁醛就是现今最大规模的工业催化反应之一，使用三苯基膦与铑作为催化剂存在线性选择性低、效率差以及催化剂难以回收利用等问题，成为影响经济效益的首要因素。团队提出“位阻延展”的新策略，利用一维自负载催化剂线形延伸造成催化中心空间位阻增加的现象，在低催化量、温和的条件下极大提高了各类烯烃反应线性选择性（l/b>95:5），以几乎定量的产率得到各种高级醛，最高取得了 1.2104 的TON 和8.0103h-1 的TOF。固体催化剂可重复循环使用 13 次，没有选择性和产率的下降，为替代现有工业催化体系提供了可能。这一“位阻延展”策略不但可以拓展到烯烃的氢胺甲基化、氢胺甲酰化等相关反应，底物普适性好、产率高、选择性好，而且极高的官能团兼容性使得可以通过烯丙醇直接氢胺甲基化的发散合成实现多种全球销售前两百的抗抑郁药物（布瑞哌唑、阿立哌唑等）的克级合成。后续还实现 CO2 替代 CO 进行烯烃的氢甲酰化反应，为 CO2 高值化利用和绿色减碳提供新的途径（Chem Catal. 2023, 3, 100787）。
综上所述，本人一直致力于优势催化剂和固载策略的开发，探索了资源分子高值化新手段、新策略和新途径。特别是在自负载、超交联催化材料构筑方面取得了原创性的研究成果，解决了相关资源分子产业化基础研究的瓶颈，开创了特色鲜明的研究方向，得到了国内外同行和企业界高度关注和认可，推动了绿色催化学科的发展。已发表 SCI 论文百余篇，H-index 为40。专利授权30余 项、PCT 一项。先后主持基金委项目 5 项；上海市项目 4 项；作为子课题负责人参与重大研究计划 1 项、基金委重大研究计划和国际合作项目各 1 项。先后获得洪堡学者、上海市青年科技启明星、曙光学者、浦江人才、Thieme Chemistry Journal Award及 CCL 优秀青年学者、长江学者（特聘教授）等奖项。还担任了 Chin. Chem. Lett.副主编、Green Synth. Catal.执行副主编、Asian J. Org. Chem.的国际顾问委员及《医药工业杂志》的编委。

代表成果

1. 代表性论文：
[1] Lixin Duan, Qingshu Zheng*, Yanlin Liang, Tao Tu*, From Simple Probe to Smart Composites: Water-Soluble Pincer Complex With Multi-Stimuli-Responsive Luminescent Behaviors, Advanced Materials, 36, 2024, 2409620.
[2] Jiale Ji, Yinghao Huo, Zhaowen Dai, Zhengning Chen, Tao Tu*, Manganese-Catalyzed Mono-N-Methylation of Aliphatic Primary Amines without the Requirement of External High-Hydrogen Pressure, Angew. Chem. Int. Ed., 63, 2024, e202318763.
[3] Lixin Duan, Qingshu Zheng and Tao Tu*, Instantaneous High-Resolution Visual Imaging of Latent Fingerprints in Water Using Color-Tunable AIE Pincer Complexes, Advanced Materials, 34, 2022, 2202540.
[4] Yajing Shen, Qingshu Zheng, Zhe-Ning Chen, Daheng Wen, James H. Clark, Xin Xu* and Tao Tu*, Highly Efficient and Selective N‐Formylation of Amines with CO2 and H2 Catalyzed by Porous Organometallic Polymers, Angew. Chem. Int. Ed., 60, 2021, 4125–4132.
[5] Jiajie Wu, Lingyun Shen, Sai Duan, Zhe-Ning Chen, Qingshu Zheng, Yaoqi Liu, Zheming Sun, James H. Clark, Xin Xu* and Tao Tu*, Selective Catalytic Dehydrogenative Oxidation of Bio‐Polyols to Lactic Acid, Angew. Chem. Int. Ed., 59, 2020, 13871–13878.
[6] Jiajie Wu, Lingyun Shen, Zhe-Ning Chen, Qingshu Zheng, Xin Xu* and Tao Tu*, Iridium‐Catalyzed Selective Cross‐Coupling of Ethylene Glycol and Methanol to Lactic Acid, Angew. Chem. Int. Ed., 59, 2020, 10421–10425.
[7] Yajing Shen, Qingshu Zheng, Haibo Zhu and Tao Tu*, Hierarchical Porous Organometallic Polymers Fabricated by Direct Knitting: Recyclable Single‐Site Catalysts with Enhanced Activity, Advanced Materials, 32, 2020, 1905950.
[8] Tao Tu,* Weiwei Fang, and Zheming Sun, Visual-Size Molecular Recognition Based on Gels, Advanced Materials, 25, 2013, 5304-5313.
[9] Tao Tu,* Weiwei Fang, Xiaoling Bao, Xinbao Li, and Karl Heinz Dötz, Visual Chiral Recognition through Enantioselective Metallogel Collapsing: Synthesis, Characterization, and Application of Platinum-Steroid Low-Molecular-Mass Gelators, Angew. Chem. Int. Ed. 50, 2011, 6601 –6605.
[10] Chun Qian，Qingshu Zheng, Jiale Ji, Guanfeng Liang, Bo Tu* and Tao Tu*, Imidazolium carboxylates boost Ru-catalyzed hydroaminomethylation of olefins with CO2，Chem Catalysis, 3, 2023, 100787.
2. 中国专利：
[1] 涂涛, 吴嘉杰, 郑庆舒;一种乙二醇选择性催化转化制备乳酸的方法; 2019;CN201910664798.2；2021；ZL201910664798.2
[2] 涂涛, 申雅靓, 郑庆舒；单分散多孔有机金属聚合物材料及其制备方法和应用；2019 CN201910684548.5； 2021；ZL201910684548.5
[3] 涂涛, 陆泽野, 郑庆舒；氮杂环卡宾金属化合物催化的一级醇偶联制备烷烃的方法；2021；CN202110558479.0；2021；ZL202110558479.0
[4] 涂涛, 陆泽野, 曾广阔, 杨思琪, 郑庆舒 二级醇高选择性催化脱氢偶联制备β-取代酮/醇的方法；2021；CN202110815791.3；2022；ZL202110815791.3
[5] 涂涛, 钱春, 郑庆舒；一种烯烃选择性氢胺甲基化制备线性胺的方法；2021；CN202110751460.8；2022；ZL202110751460.8
[6] 涂涛, 段立鑫, 郑庆舒 基底上潜指纹荧光可视化识别探针及方法；2021；CN202110507510.8；2022；ZL202110507510.8
[7] 涂涛, 孙喆明, 房微魏 氮杂环卡宾金属配位聚合物、其制备方法及作为催化剂的应用；2015；CN201510161476.8；2020；ZL201510161476.8
[8] 涂涛, 申雅靓, 郑庆舒 一种多孔材料催化二氧化碳氢化制备甲酰胺类化合物的方法；2020；CN202010077178.1；2020；ZL202010077178.1
[9] 涂涛, 刘尧旗 三维氮杂环卡宾金属配位聚合物及其制备方法及和应用；2017；CN201710592829.9；2019；ZL201710592829.9
[10] 涂涛, 吴嘉杰 一种生物质多醇选择性催化转化制备乳酸的方法；2019；CN201910664885.8；2022；ZL201910664885.8
3. 著作
[1] Qingshu Zheng, Tao Tu* Chapter 9: Assembly of Organometallics: Application in Catalysis and Molecular Recognition. Supramolecular Catalysts: Design, Fabrication, and Applications, World Scientific Publishing Company, May 2020, Editors: Leyong Wang, Cheng-Yong Su
[2] 王辉、王全瑞、王国伟、王海涛、任远航、吴劼、何秋琴、余英丰、王伟志、陈新、陈末华、邵正中、林阳辉、岳斌、郑耿峰、孟歌、姚萍、倪秀元、涂涛；《化合物大辞典》，上海科学出版社，2022年12月，高滋主编

*以上信息由高级会员个人更新和维护。