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我校化科院韩维课题组在《Angewandte Chemie International Edition》发表研究论文

 

    近日我校化科院韩维老师课题组在催化Wacker型氧化研究领域取得突破性进展。该研究成果以“Wacker-Type Oxidation Using an Iron Catalyst and Ambient Air: Application to Late-Stage Oxidation of Complex Molecules”为题发表于Angewandte Chemie International Edition(《德国应用化学》),论文链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201707006/fullAngewandte Chemie International Edition杂志是由德国化学会和Wiley公司联合出版发行,是Wiley公司的龙头杂志,也是化学类国际顶级期刊,目前影响因子为11.994这是南京师范大学作为唯一完成单位首次在该顶尖期刊上发表研究论文。


 

 

催化是在催化剂的参与下加速化学反应进行的作用,其中催化剂本身不被消耗、用量少且可以循环使用。催化在人类文明进步与世界经济发展中扮演着非常重要的角色,能够以一种高效、绿色和经济的方式将原材料转变为具有高附加值的化工产品和燃料等,因而被广泛应用于能源,化工,食品,医药,电子等各个领域。目前,全世界90%以上的化学生产过程都离不开催化。催化领域的每一次重大突破,都极大地改变了人类的生产与生活方式。催化是解决目前能源危机、资源短缺、气候异常和环境污染问题不可替代的途径。

Wacker氧化反应是一个具有非常重要历时意义的催化反应,是金属钯催化剂第一次被应用于有机合成工业生产的反应。它的确立促进了均相催化有机合成工业的发展。虽然该反应经历了半个多世纪的发展取得了较大进展,但是,仍旧存在一些挑战性的问题亟待解决:1.催化剂昂贵。金属钯在地壳中的含量仅为一亿分之一,非常匮乏、价格昂贵且毒性大。2. 应用范围受到限制。内烯和缺电子烯难反应;活性的羟基、硼酸基以及强配位性的吡啶基难以兼容;苯乙烯型的反应物容易发生聚合和氧化断裂的副反应。3. 氧化剂的问题。最经典的氧化剂是计量的氯化铜,它的使用容易导致钯催化剂的降解、烯的异构化、氯化副反应和产生大量的铜废物。其它的氧化剂要么存在价格昂贵和产生废物多,要么存在着安全性问题。

    受到细胞色素P-450Cytochrome P-450)催化氧化烃过程的启发,我们使用地壳中的含量第二大的金属铁为催化剂(铁的价格大约仅为钯价格的五万分之一,而且具有生物相容性,不污染环境。),直接在最理想的氧化剂空气氧化的作用下,高效和高选择性的实现了挑战性底物内烯、缺电子烯以及苯乙烯类的Wacker氧化反应。重要的是,该方法能实现迄今为止最好的官能团相容性和成功用于复杂分子的后期Wacker氧化(Scheme 1)。该工作得到了国际同行评议专家的的高度认可“I think this method is absolutely worth being published in Angewandte Chemie International Edition”。


 

该研究的第一作者为化科院硕士生刘彬彬和金凤莉(共同一作),负责了实验的实施部分;省级大学生创新项目成员化科院本科生王天娇和原肖荣也参与了部分实验工作;论文的唯一通讯作者化科院韩维副教授负责了研究思路的设计和论文的写作。该工作表明了南师大化科院有机化学专业具备问鼎国际一流水平研究成果的基础和实力。

 

    上述研究工作得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、江苏省优势学科和青蓝工程的经费资助。

发布时间:2017/09/15