作者:刘万生 王连月 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2019/3/7 9:54:44
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中科院大化所1,2-二醇C-C键氧化断裂研究取得新进展

 

 
 
 
 
 
近日,大连化物所高爽研究员、王连月副研究员等在催化氧气高效断裂1,2-二醇C-C键及反应过程研究方面取得新进展。相关结果发表于Nature新刊《通讯—化学》上。
 
  1,2-二醇断裂是有机化学中一种非常重要的引入羰基的合成方法。传统1,2-二醇断裂所使用的氧化剂包括高碘酸、高碘酸纳、四醋酸铅、高猛酸钾等,为了使反应完全,氧化剂用量较大,对环境具有一定的危害。研究人员使用空气中的氧气作为氧化剂来断裂1,2-二醇,从诸多因素考虑,开发一些廉价的非贵金属多相催化剂在温和、绿色的条件下实现1,2-二醇的氧化断裂合成碳基化合物,成为了设计催化剂的关键所在。
 
研究团队开发了一种氮掺杂多孔碳负载的钴基催化剂,能够在温和条件下以分子氧为氧化剂,氧化断裂多种1,2-二醇C-C键,生成相应的酯、酮或者醛。例如在室温、常压下,该催化剂可以实现频哪醇氧化断裂。该催化剂在多步一锅反应中也表现出高催化活性。通过大量对比实验、动力学及同位素标记实验,科研人员分别对末端二醇和频哪醇氧化断裂反应过程进行了研究:对于末端二醇的研究表明,该催化过程顺次发生了逐步氧化、亲核加成和C-C键断;对于频哪醇的研究表明,内消旋体比外消旋体反应速率快,反应过程遵循II型机制,在二醇和活性氧化剂之间形成单齿配合物,然后经过双电子氧化断裂为羰基产物。由于该催化体系具有反应条件温和、利用非贵金属为催化剂、催化剂具有可重用性,因此具有显著优势。
 
本项研究工作将氮掺杂多孔碳材料应用拓展至1,2-二醇C-C键氧化断裂体系中。能为C-C键氧化断裂催化剂的开发提供了新思路。(记者刘万生 通讯员王连月)
 
 
 
 

 

 
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