Angew. Chem. :NOx高效电催化转化合成肟醚

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化石燃料燃烧和工业生产过程中产生的大量氮氧化物(NOx)已造成严峻生态问题并侵蚀着人类健康,如何将NOx精准转化成高附加值的含氮化学品(如肟、肟醚、氨基酸等)具有重要意义,但存在选择性差、效率低、水体系催化剂不兼容等难题。而肟醚由于特殊的结构单元R1-C=N-O-R2,具有丰富的反应活性,在生物、医药领域具有广泛的应用。传统合成肟醚通常用羟胺(NH2OH),而羟胺不稳定,且制备工艺繁琐、环境污染严重,急需发展新型绿色可持续肟醚制备方法。


中山大学李光琴教授团队长期致力于配位多孔材料电催化NOx增值转化为含氮有机小分子方面的研究,近日,通过多孔配位材料限域合成超小MgO颗粒催化剂(MgO-SCM),发展了电催化NOx和醛酮还原耦合苄溴亲核加成级联反应,开创性地实现了一锅法电化学高效合成肟醚,产物沉淀可通过过滤简易分离。



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图 1. 传统肟醚合成与NOx电催化转化合成肟醚方法对比图。

具体地,作者以NO为氮源,对氰基苯甲醛为碳源,以MgO-SCM为催化剂电合成了对氰基苯甲醛肟,然后加入苄溴,搅拌析出肟醚沉淀,通过简单过滤洗涤,真空干燥可获得纯度高达97%的肟醚产物,产率94%。其中,超细MgO纳米颗粒的存在,显著增强了催化剂产NH2OH性能,并有效抑制了析氢反应的进行。

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图2. 电催化NO转化合成肟醚反应方程式和性质表征

该方法具有绿色高效高选择性的优势,且适用于多种碳源底物和氮源(包括NO2、和NO2-),可高效合成一系列肟产物,进一步转化为肟醚,展示出了广阔的应用前景。

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图3 MgO-SCM 电催化NOx转化合成肟具有普适性


在该项工作中,李光琴教授团队通过绿色环保的电化学NOx还原耦联亲核加成反应,一锅法串联实现了高效合成肟醚,这对电化学合成有机化学品具有重要意义。

文信息

Highly Efficient One-pot Electrosynthesis of Oxime Ethers from NOx over Ultrafine MgO Nanoparticles Derived from Mg-based Metal–Organic Frameworks

Shihan Wang, Runan Xiang, Peisen Liao, Jiawei Kang, Suisheng Li, Min Mao, Lingmei Liu, and Guangqin Li*

文章的第一作者是中山大学的博士生王诗涵和向如男、博士后廖培森,通讯作者为中山大学李光琴教授。


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202405553



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