通過可利用的生物質可持續地生產增值N-雜環可以減少對化石資源的依賴，并為經濟和生態地改進精細和散裝化學品的合成創造了可能性。

基于此，中國科學院大連化學物理研究所王愛琴研究員、華東理工大學段學志教授和萊布尼茨催化研究所Matthias Beller等人報道了一種新型的Ru₁Co_NP/HAP表面單原子合金（SSAA）催化劑，使生物基平臺化學糠醛轉化為N-雜環哌啶。在NH₃和H₂存在下，在溫和的條件下生成所需的產物，收率可達93%。

利用熱力學穩定的Ru₁/Co(001)代表Ru₁Co_NP/HAP催化劑，通過DFT計算，作者研究了Ru₁Co_NP SSAA結構對THFAM催化轉化為哌替啶的有利作用。優化后的THFAM吸附構型表明，THFAM在Ru₁/Co(001)表面被強吸附，氨基的N原子與Ru₁原子結合，四氫呋喃環與Co表面結合，吸附能為-5.70 eV。然后，在Ru₁/Co表面THFAM-NH₂基團附近的C-O鍵以低能壘（0.26 eV）發生直接斷裂（A1 → A2）。

隨后的氫化過程能量遞減，直至形成5-氨基-1-戊醇（A2 → A3 → A4 → A5 → A6）。最后，5-氨基-1-戊醇脫水形成閉環，形成哌啶。在Ru₁Co₂₀/HAP催化劑的存在下，在N₂條件下進行了5-氨基-1-戊醇的程序升溫解吸（TPD）。

本實驗中，哌啶的檢測溫度為252 ℃，5-氨基-1-戊醇的解吸溫度為350 ℃。5-氨基-1-戊醇的脫水閉環是在其從催化劑表面解吸之前進行的，證實了5-氨基-1-戊醇在Ru₁Co₂₀/HAP催化劑上快速轉化為哌替啶的速度。

Synthesis of piperidines and pyridine from furfural over a surface single-atom alloy Ru₁Co_NP catalyst. Nat. Commun., 2023, DOI: 10.1038/s41467-023-42043-6.