科研進(jìn)展
蘭州化物所CO2促進(jìn)?;磻?yīng)研究取得新進(jìn)展
面對全球氣候變暖和 “雙碳”目標(biāo),迫切需要研究人員不斷研發(fā)出二氧化碳(CO2)利用的新策略和新手段。CO2作為安全無毒、廉價易得、可再生的C1資源,可作為C1合成子參與多種類型的化學(xué)反應(yīng)。酰胺和酯廣泛存在于天然產(chǎn)物(如肽、蛋白質(zhì)等)、催化劑、藥品、農(nóng)用化學(xué)品和高分子結(jié)構(gòu)中。傳統(tǒng)的?;磻?yīng)是羧酸及其衍生物在偶聯(lián)試劑存在下與胺或醇的反應(yīng)。為實現(xiàn)更好的穩(wěn)定性和原子經(jīng)濟(jì)性,探索和發(fā)展實用、綠色的?;路椒ň哂兄匾饬x。硫代羧酸鹽作為一種性質(zhì)穩(wěn)定的固體?;噭?,運(yùn)輸、儲存和后處理簡單方便。但目前已報道的使用硫代羧酸鹽作為酰基化試劑的?;磻?yīng)需要借助光催化和電催化。
近日,中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所羰基合成與選擇氧化國家重點實驗室低碳資源催化轉(zhuǎn)化組發(fā)展了一種CO2促進(jìn)的胺類和酚類化合物的酰基化方法,以溫和、性質(zhì)穩(wěn)定的硫代羧酸鉀代替?zhèn)鹘y(tǒng)的酰氯作為?;噭?,首次使用熱催化的方法成功制備了酰胺類和酯類化合物。
與傳統(tǒng)方法相比,該方法對空氣或水都不敏感,且不需要金屬催化劑、堿或偶聯(lián)試劑。氮?dú)夥諊碌膶φ諏嶒灡砻?,二氧化碳對多種胺類和酚類化合物的酰基化反應(yīng)有明顯促進(jìn)作用,成功地制備了多種酰胺和酯類產(chǎn)物(48個例子,產(chǎn)率:最高97%)。同時,該方法也被用于合成多種有價值的生物活性分子,如嗎氯貝胺、褪黑素和殺菌劑等。
研究人員與煙臺大學(xué)劉紹麗老師合作,通過實驗和理論計算,對該反應(yīng)的機(jī)理進(jìn)行了研究。研究表明,CO2同時活化硫代羧酸鉀和胺類/酚類化合物,隨后活化的硫代羧酸鉀與活化的胺/酚發(fā)生親核加成反應(yīng),得到的活性物種發(fā)生自發(fā)的分子內(nèi)重排反應(yīng)(1,3-S/N-酰基轉(zhuǎn)移),釋放CO2生成所需的酰胺類/酯類化合物。
該方法為利用CO2作為促進(jìn)劑或催化劑提供了新思路,為酰胺或酯類化合物的制備提供了一種操作方便的新方法。同時,在CO2利用和綠色化工中有著廣闊的應(yīng)用前景。
相關(guān)成果近期發(fā)表在ChemSusChem(VIP )上(論文鏈接:https://doi.org/10.1002/cssc.202200227)。
該工作得到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院、江蘇省自然科學(xué)基金和蘭州化物所特聘人才計劃等的支持。
CO2促進(jìn)的胺類和酚類化合物直接?;?/span>