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Copper-Catalyzed C-C(O)C Bond Cleavage of Monoalkylated β-Diketone: Synthesis of α,β-Unsaturated Ketones
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作者 Tony Wheellyam Pouambeka Victor N’goka +3 位作者 Narcisse Nicaise Obaya Guy Crépin Enoua Hubert Makomo Qian Zhan 《International Journal of Organic Chemistry》 2023年第2期41-49,共9页
A new and simple route for the synthesis of α,β-unsaturated ketones via cleavage of the C-C(O)C single bond of monoalkylated β-diketone has been described. The reaction was catalyzed by copper, a cheap transition m... A new and simple route for the synthesis of α,β-unsaturated ketones via cleavage of the C-C(O)C single bond of monoalkylated β-diketone has been described. The reaction was catalyzed by copper, a cheap transition metal in a weakly basic medium (K<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>) at room temperature. To carry out this study, we first had to synthesize the monoalkylated β-diketones 1. Afterwards, α,β-unsaturated ketones 2 were obtained with high yields around 80%. Finally, all the products were characterized by 1H NMR, 13C NMR, and HRMS spectra. . 展开更多
关键词 Monoalkylated β-diketone α β-Unsaturated Ketones cOPPER-cATALYZED c-c(O)c bond cleavage
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Ni-catalyzed carbon–carbon bonds cleavage of mixed polyolefin plastics waste 被引量:1
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作者 Xiaoqin Si Jiali Chen +8 位作者 Zhengwei Wang Yue Hu Zhiwen Ren Rui Lu Lu Liu Jing Zhang Liwei Pan Rui Cai Fang Lu 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第10期562-569,I0014,共9页
The inert carbon–carbon(C–C) bonds cleavage is a main bottleneck in the chemical upcycling of recalcitrant polyolefin plastics waste. Here we develop an efficient strategy to catalyze the complete cleavage of C–C b... The inert carbon–carbon(C–C) bonds cleavage is a main bottleneck in the chemical upcycling of recalcitrant polyolefin plastics waste. Here we develop an efficient strategy to catalyze the complete cleavage of C–C bonds in mixed polyolefin plastics over non-noble metal catalysts under mild conditions. The nickelbased catalyst involving Ni_(2)Al_(3) phase enables the direct transformation of mixed polyolefin plastics into natural gas, and the gas carbon yield reaches up to 89.6%. Reaction pathway investigation reveals that natural gas comes from the stepwise catalytic cleavage of C–C bonds in polypropylene, and the catalyst prefers catalytic cleavage of terminal C–C bond in the side-chain with the low energy barrier.Additionally, our developed approach is evaluated by the technical economic analysis for an economically competitive production process. 展开更多
关键词 Ni-based catalyst Mixed polyolefin plastics cc bonds cleavage
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氯自由基介导的光催化芳基醚C(sp^(3))−H氧化生成酯
3
作者 刘玉庭 聂贝黎 +2 位作者 李宁 刘慧芳 王峰 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE CAS CSCD 2024年第3期123-128,共6页
饱和的碳氢键氧化是合成化学和化学工业中一类重要的化学反应.然而,饱和C(sp^(3))−H键离解能(BDEs)较高、极性较弱,导致了底物难以活化和催化转化效率较低等问题.在过去的几十年,C(sp^(3))−H键的定向活化转化取得了重要的进展.其中,关于... 饱和的碳氢键氧化是合成化学和化学工业中一类重要的化学反应.然而,饱和C(sp^(3))−H键离解能(BDEs)较高、极性较弱,导致了底物难以活化和催化转化效率较低等问题.在过去的几十年,C(sp^(3))−H键的定向活化转化取得了重要的进展.其中,关于C(sp^(3))−H键催化氧化的研究主要涉及一些键能低的、预活化的C−H键,包括苄基型、亚甲基型、脂肪族X−CH_(2)(X=O,N)和甲苯等,含有未活化C(sp^(3))−H键的复杂化合物的选择性氧化仍具有挑战性.例如,芳基醚C(sp^(3))−H键功能化通常采用计量的过氧化物氧化剂,或者通过单电子氧化和碱促进的去质子化进一步构建C−C/C−N键,产物选择性较低,也带来了一些不利的环境影响.因此,有必要开发高效、温和的芳基醚C(sp^(3))−H键选择氧化方法,并将其应用于有机合成和药物开发.近年来,光催化C(sp^(3))−H键氧化因其操作简便、氧化还原中性等优点,已发展成为一种有用且多样的催化研究工具.本文发展了一种利用氧气作为氧化剂,在可见光驱动下选择性地将芳基醚C(sp^(3))−H键氧化成为甲酸苯酯类产物的新方法.使用Mes-10-phenyl-Acr^(+)−BF_(4)^(-)光催化剂,高效活化多种氯源(如盐酸、无机氯盐和有机氯化物)得到氯自由基,由于其具有较高的氧化能力(+2.03 V vs.SCE)和对氢原子的亲和力,能够通过氢原子转移过程活化芳基醚C(sp^(3))−键,攫取氢自由基得到相应的烷基碳自由基(•CH_(2)OPh)中间体,进一步被分子氧选择氧化得到酯类目标产物.研究结果表明,多种链状芳基醚和不同取代(如给电子基和吸电子基)芳基醚均可发生氧化反应,高收率地合成了一系列官能团丰富的甲酸苯酯类化合物.本文方法具有反应条件温和、操作简单、官能团耐受性好以及可规模化放大等优点,并且少量的水对反应没有明显影响.机理实验研究结果表明,芳基醚C(sp^(3))−H键的断裂是反应过程的决速步骤.紫外可见吸收光谱结果表明,氯离子与催化剂之间的相互作用强于底物,并且自由基捕获实验证实反应体系中存在氯自由基和烷基碳自由基物种,表明反应经历自由基路径.此外,电子顺磁共振测试结果表明,反应过程中存在单线态氧物种,可能是激发态的光催化剂直接与氧气发生能量转移得到;同位素实验(18O)揭示了甲酸苯酯类化合物氧的来源.综上,本文实现了温和条件下光催化芳基醚C(sp^(3))−H键选择氧化反应,高收率合成了一系列甲酸苯酯类化合物.该方法避免了化学计量的过氧化物和碱等添加剂的使用以及底物的过度氧化,阐明了催化反应机制,为其他醚类化合物的C(sp^(3))−H键氧化功能化提供了新思路,为后续化学合成和药物开发提供了参考和启示. 展开更多
关键词 氯自由基 光催化 c(sp^(3))−h 催化氧化 芳基醚
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Structural and electronic effects boosting Ni-doped Mo_(2)C catalyst toward high-efficiency C-O/C-C bonds cleavage
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作者 Xiangze Du Jinjia Liu +10 位作者 Dan Li Hui Xin Xiaomei Lei Rui Zhang Linyuan Zhou Huiru Yang Yan Zeng Hualong Zhang Wentao Zheng Xiaodong Wen Changwei Hu 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第12期109-116,I0004,共9页
The selective cleavage of C-O and C-C is facing a challenge in the field of catalysis.In the present work,we studied the influence of doped Ni on the structure and electronic properties,as well as the selective C-O/C-... The selective cleavage of C-O and C-C is facing a challenge in the field of catalysis.In the present work,we studied the influence of doped Ni on the structure and electronic properties,as well as the selective C-O/C-C bond cleavages in the hydrodeoxygenation of palmitic acid over Ni-Mo_(2)C catalyst.The catalytic activity on Ni doped Mo_(2)C with TOF of 6.9×10^(3)h^(-1)is much superior to intrinsic Mo_(2)C catalyst,which is also higher than most noble metal catalysts.Structurally,the doped Ni raises the active particle dispersion and the coordination numbers of Mo species(Mo-C and Mo-O),improves the graphitization degree to promote the electron transfer,and increases the amount of Lewis and Br?nsted acid,which are responsible for the excellent hydrodeoxygenation performance.The Ni promotes simultaneously C-O and C-C bonds cleavage to produce pentadecane and hexadecane owing to the increase of electron-rich Mo sites after Ni doping.These findings contribute to the understanding of the nature of Ni-doped Mo_(2)C on the roles as catalytic active sites for C-O and C-C bonds cleavage. 展开更多
关键词 Ni-doped Mo_(2)c Palmitic acid hYDRODEOXYGENATION c-O/c-c bond cleavages BIOFUEL
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分子筛限域单位点钴体系催化芳香族化合物C-H键自调节高效氧化
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作者 党健 李玮杰 +3 位作者 秦斌 柴玉超 武光军 李兰冬 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE CAS CSCD 2024年第2期133-142,共10页
通过芳香族化合物的碳-氢键活化与选择氧化,可以将廉价芳香烃类原料转化为高附加值含氧产品,因此,该反应在基础研究和工业生产中均受到广泛关注.传统的苯乙酮生产工艺存在毒性底物使用、催化剂回收困难、反应条件苛刻以及产物收率低等问... 通过芳香族化合物的碳-氢键活化与选择氧化,可以将廉价芳香烃类原料转化为高附加值含氧产品,因此,该反应在基础研究和工业生产中均受到广泛关注.传统的苯乙酮生产工艺存在毒性底物使用、催化剂回收困难、反应条件苛刻以及产物收率低等问题.通过大量的研究探索,科研人员进一步改进其生产工艺,利用环烷酸钴作为均相催化剂,实现了无溶剂条件下分子氧直接选择氧化乙苯生成苯乙酮.相比均相催化,多相催化在催化剂回收和产物分离方面具有优势,更适合工业化生产.因此,开发用于乙苯选择氧化制苯乙酮的高效稳定多相催化体系非常重要,但具有较大挑战.本文采用原位配体保护的水热合成法将钴配合物(钴-二乙烯三胺)封装在Y型分子筛中,并经进一步焙烧去除配体成功制得Co@Y分子筛催化剂.在无溶剂、无添加剂的条件下,单位点Co作为Co@Y分子筛催化剂的活性位点可催化乙苯选择氧化生成苯乙酮.X射线粉末衍射、透射电镜、紫外可见光吸收光谱和固体核磁共振谱等结果表明,该单位点Co(Co^(2+))通过与骨架氧原子作用稳定限域在Y型分子筛中.为明确Co@Y分子筛催化剂中单位点Co在乙苯氧化反应中所起的重要作用,本文还对比了不同后合成方法所制备的Y分子筛(Co/Y,Co-Y)催化剂及工业环烷酸钴催化剂的催化性能.结果表明,在相同反应条件下,Co@Y分子筛催化剂表现出最高的催化性能,也说明在乙苯氧化反应过程中Co@Y分子筛催化剂的单位点Co有别于上述其他催化剂的活性位点.此外,在Co@Y催化剂热过滤实验中未检测出Co物种浸出,表明Co@Y分子筛催化乙苯氧化反应为多相催化过程,并且在多次循环测试后,Co@Y催化剂结构和反应活性均未发生明显变化.这两项实验均表明Co@Y催化剂具有高稳定性.值得注意的是,在乙苯氧化反应过程中观察到自加速现象,为此进行了对比实验(添加苯甲醛或1-苯乙醇的对比实验)和反应动力学分析.结果表明,痕量苯甲醛或1-苯乙醇的加入会显著改变Co@Y催化剂在乙苯氧化反应中的催化行为,痕量苯甲醛的加入可将反应表观活化能从69.7降至53.7 kJ/mol.本文也通过第一性原理密度泛函理论(DFT)计算系统研究了Co@Y分子筛催化剂单位点Co处乙苯选择氧化反应机理及反应过程中自加速现象产生的原因.DFT计算结果结合上述对比实验和反应动力学分析结果表明,加入痕量苯甲醛或者1-苯乙醇后部分乙苯会直接氧化生成苯乙酮,而非通过乙苯→1-苯乙醇→苯乙酮的途径生成苯乙酮.DFT计算结果也阐明反应过程中自加速现象的产生源于单位点Co处活性氧物种(O^(*))的生成.该活性氧物种在乙苯、苯甲醛和1-苯乙醇的氧化途径中均能自发生成,并且该物种类似“引发剂”促使后续更多链式反应的发生,在乙苯氧化反应过程中具有非常重要的作用.综上所述,本文为理解芳香族化合物碳-氢键选择氧化实验现象与催化作用机制提供了有益见解,可为理性设计开发更高效的催化剂提供新思路. 展开更多
关键词 碳-氢键活化 多相催化 co@Y分子筛催化剂 自加速 活性氧物种
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银催化苄基C(sp^(3))—H键与炔丙基C(sp^(3))—H键的位点选择性胺化
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作者 矫鲁振 李延顺 滕大为 《青岛科技大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第5期17-21,共5页
探讨了一种合成环状氨基磺酸酯的新方法。采用AgClO4/三(2-吡啶基甲基)胺催化体系,催化苄基C(sp^(3))—H键与炔丙基C(sp^(3))—H键的分子内位点选择性胺化反应,以89%收率和9.2∶1位点选择性得到了环状氨基磺酸酯。反应具有条件温和、官... 探讨了一种合成环状氨基磺酸酯的新方法。采用AgClO4/三(2-吡啶基甲基)胺催化体系,催化苄基C(sp^(3))—H键与炔丙基C(sp^(3))—H键的分子内位点选择性胺化反应,以89%收率和9.2∶1位点选择性得到了环状氨基磺酸酯。反应具有条件温和、官能团耐受性好、原子经济性和步骤经济性高等优点,为碳氮的构建提供了一种选择策略。 展开更多
关键词 银催化的氮宾 位点选择性胺化 环状氨基磺酸酯衍生物 苄基c(sp^(3))—h
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Clean production of lactic acid by selective carbon-carbon bond cleavage of biomass feedstock over a novel carbon-bismuth oxychloride photocatalyst
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作者 Zulfiqar Ali Jiliang Ma +2 位作者 Dongnv Jin Rui Cui Runcang Sun 《Frontiers of Chemical Science and Engineering》 SCIE EI CSCD 2024年第2期69-81,共13页
The use of functional materials such as carbon-bismuth oxyhalides in integrated photorefineries for the clean production of fine chemicals requires restructuring.A facile biomass-assisted solvothermal fabrication of c... The use of functional materials such as carbon-bismuth oxyhalides in integrated photorefineries for the clean production of fine chemicals requires restructuring.A facile biomass-assisted solvothermal fabrication of carbon/bismuth oxychloride nanocomposites(C/BiOCl)was achieved at various temperatures.Compared with BiOCl and C/BiOCl-120,C/BiOCl-180 exhibited higher crystallinity,wider visible light absorption,and a faster migration/separation rate of photoinduced carriers.For the selective C–C bond cleavage of biomass-based feedstocks photocatalyzed by C/BiOCl-180,the xylose conversion and lactic acid yield were 100%and 92.5%,respectively.C/BiOCl-180 efficiently converted different biomass-based monosaccharides to lactic acid,and the efficiency of pentoses was higher than that of hexoses.Moreover,lactic acid synthesis was favored by all active radicals including superoxide ion(·O_(2)^(−)),holes(h^(+)),hydroxyl radical(·OH),and singlet oxygen(^(1)O_(2)),with·O_(2)^(−)playing a key role.The fabricated photocatalyst was stable,economical,and recyclable.The use of biomass-derived monosaccharides for the clean production of lactic acid via the C/BiOCl-180 photocatalyst has opened new research horizons for the investigation and application of C–C bond cleavage in biomass-based feedstocks. 展开更多
关键词 carbon-carbon bond cleavage biomass reforming c/BiOcl lactic acid photocatalysis
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Enhancement of CH_(3)CO^(*) adsorption by editing d-orbital states of Pd to boost C–C bond cleavage of ethanol eletrooxidation
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作者 Yuchen Qin Fengqi Wang +11 位作者 Pei Liu Jinyu Ye Qian Wang Yao Wang Guangce Jiang Lijie Liu Pengfang Zhang Xiaobiao Liu Xin Zheng Yunlai Ren Junjun Li Zhicheng Zhang 《Science China Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期696-704,共9页
Improving the complete ethanol electrooxidation on Pd-based catalysts in alkaline media has drawn widely attention due to the high mass energy density.However,the weak adsorption energy of CH_(3)CO^(*) on Pd restricts... Improving the complete ethanol electrooxidation on Pd-based catalysts in alkaline media has drawn widely attention due to the high mass energy density.However,the weak adsorption energy of CH_(3)CO^(*) on Pd restricts the C–C bond cleavage.Inspired by the molecular orbital theory,we proposed the d-state-editing strategy to construct more unoccupied d-states of Pd for the enhanced interaction with CH_(3)CO^(*) to break C–C bonds.As expected,the reduced number of e_g electrons and more unoccupied d-states of Pd successfully formed on as-prepared porous Rh Au–Pd Cu nanosheets(PNSs).Theoretical calculations show that the optimized d-states of Rh Au–Pd Cu PNS can effectively improve the adsorption of CH_(3)CO^(*) and drastically reduce the energy barrier of C–C bond cleavage,thus boosting the complete oxidation of ethanol.The charge ratio of C_1 pathway on Rh Au–Pd Cu PNSs is 51.5%,more than 2 times higher than that of Pd NSs.Our finding provides an innovative perspective for the design of highly-efficient noble-based electrocatalysts. 展开更多
关键词 cc bond cleavage ch_(3)cO^(*)adsorption unoccupied d-states ethanol oxidation reaction RhAu–Pdcu porous nanosheets
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铁卟啉催化氧化邻、对硝基取代芳烃α-C-H键的密度泛函理论研究 被引量:1
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作者 郭静 宋旭锋 +1 位作者 于艳敏 高倩倩 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期207-212,共6页
采用密度泛函理论方法对铁卟啉催化氧化邻、对硝基取代芳烃(甲苯、乙苯、异丙苯)α-C-H键的反应进行研究,并将其与无硝基取代芳烃α-C-H键的氧化反应进行比较,重点考察铁卟啉催化氧化邻硝基取代芳烃和对硝基取代芳烃α-C-H键反应活性的... 采用密度泛函理论方法对铁卟啉催化氧化邻、对硝基取代芳烃(甲苯、乙苯、异丙苯)α-C-H键的反应进行研究,并将其与无硝基取代芳烃α-C-H键的氧化反应进行比较,重点考察铁卟啉催化氧化邻硝基取代芳烃和对硝基取代芳烃α-C-H键反应活性的差异,并探究影响反应活性的本质因素。通过计算取代芳烃α-C-H键的键解离能及铁卟啉催化氧化芳烃α-C-H键的反应活化能发现,由于硝基与苯环的共轭效应,对硝基取代芳烃α-C-H键的键解离能减小,铁卟啉高价金属氧化物氧化对硝基取代芳烃α-C-H键反应的活化能较低。邻硝基取代芳烃除共轭效应外还存在空间位阻效应,且空间位阻效应占主导作用。空间位阻效应使得邻硝基取代芳烃α-C-H键的键解离能增大,铁卟啉高价金属氧化物氧化邻硝基取代芳烃α-C-H键反应的活化能较高。对芳烃α-C-H键氧化反应的活化能进一步分析发现,过渡态结构中芳烃与铁卟啉高价金属氧化物之间的相互作用能相对较小,形变能是影响反应活化能的主要因素,且形变能主要来自于芳烃分子的形变。 展开更多
关键词 铁卟啉 催化氧化 芳烃 α-c-h 密度泛函理论
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单原子合金对烷基C-H键活化调控的理论研究 被引量:1
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作者 乔聪聪 傅钢 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第4期427-433,I0035,共8页
单原子合金是指活性金属原子分散在Cu、Ag或Au载体上所构成的催化剂,近年来已成为单原子催化研究中的一颗“新星”.单原子合金上孤立活性位点与载体金属的电子结构不同,具有奇异的电子结构,故通常表现出独特的催化行为。目前尚缺乏一种... 单原子合金是指活性金属原子分散在Cu、Ag或Au载体上所构成的催化剂,近年来已成为单原子催化研究中的一颗“新星”.单原子合金上孤立活性位点与载体金属的电子结构不同,具有奇异的电子结构,故通常表现出独特的催化行为。目前尚缺乏一种可靠的单原子合金催化特性描述符.本文系统地考察了甲烷、丙烷和乙苯在15种Rh、Ir、Ni、Pd和Pt掺杂Cu(111)、Ag(111)和Au(111)单原子合金上初始C-H键活化.密度泛函计算表明,烷基C-H键的活化能垒与d带中心和H原子吸附相关较差,而与反应能之间相关性较好.理论分析表明,C原子在顶位的吸附与C-H活化过渡态之间存在着轨道相互作用的相似性,不仅涉及到对d,2轨道给予,也涉及day/dy≥轨道的元反馈.据此,C原子吸附能与甲烷、丙烷和乙苯C-H键活化能也具有很强的相关性(R2>0.9). 展开更多
关键词 单原子合金 c-h键活化 d带中心 热化学描述符 线性比例关系
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不对称C―H/C―H交叉脱氢偶联反应研究进展
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作者 李天宇 吴丹清 +2 位作者 刘佳俊 徐大振 苗志伟 《大学化学》 CAS 2023年第12期165-180,共16页
近年来交叉脱氢偶联(CDC)反应在有机合成化学领域受到广泛关注,该策略在构建碳-碳键的反应中避免了底物的预官能团化,具有很高的原子经济性,符合绿色化学的发展要求。通过不对称CDC反应可以实现立体选择性构建碳-碳键,是目前有机合成中... 近年来交叉脱氢偶联(CDC)反应在有机合成化学领域受到广泛关注,该策略在构建碳-碳键的反应中避免了底物的预官能团化,具有很高的原子经济性,符合绿色化学的发展要求。通过不对称CDC反应可以实现立体选择性构建碳-碳键,是目前有机合成中的热点研究领域。本文综述了不对称CDC反应研究进展,并对该领域未来的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 不对称催化 绿色化学 碳-氢键活化 碳-碳键构筑 研究进展
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基于过硫酸钠氧化的烯丙位C-H键官能团化的研究
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作者 杨彩云 张舒婷 +6 位作者 白露露 徐晴 潘庚辰 魏玮 潘馨慧 刘青广 王金辉 《广州化工》 CAS 2023年第5期67-70,80,共5页
设计一种Na_(2)S_(2)O_(8)与金属Cu^(2+)和Co^(2+)催化氧化的交叉脱氢偶联反应,从而实现烯丙位C-H键官能团化的新方法。研究发现,以0.2当量CuSO 4和0.1当量CoCl 2为催化剂,2.0当量Na_(2)S_(2)O_(8)为氧化剂,乙腈为溶剂,80℃下进行环己... 设计一种Na_(2)S_(2)O_(8)与金属Cu^(2+)和Co^(2+)催化氧化的交叉脱氢偶联反应,从而实现烯丙位C-H键官能团化的新方法。研究发现,以0.2当量CuSO 4和0.1当量CoCl 2为催化剂,2.0当量Na_(2)S_(2)O_(8)为氧化剂,乙腈为溶剂,80℃下进行环己烯与乙酰丙酮的交叉脱氢偶联反应,可以实现环己烯烯丙位C-H键的直接官能团化,此方法也适用于与环己烯和乙酰丙酮相似结构的化合物,产率41%~56%。该方法成本低、毒性小、操作简单且易于实现烯丙位C-H键的直接官能团化,具有底物及亲核试剂应用的广泛性。 展开更多
关键词 过硫酸钠 烯丙位c-h键活化 交叉脱氢偶联反应
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可见光催化CO_(2)参与的芳基烯烃碳碳双键断键羧基化反应
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作者 曹可弓 高田宇 +7 位作者 廖黎丽 冉川昆 蒋元旭 章炜 周琦 叶剑衡 蓝宇 余达刚 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE CAS CSCD 2024年第1期74-80,共7页
烯烃广泛存在于自然界中,在医药、农药和材料等领域具有重要应用.烯烃的C=C键断裂和转化是许多工业过程的基础,可以实现烃类资源的重组与利用.目前,C=C键参与的氧化裂解和烯烃复分解反应已有广泛的研究.相比而言,C=C键参与的还原裂解虽... 烯烃广泛存在于自然界中,在医药、农药和材料等领域具有重要应用.烯烃的C=C键断裂和转化是许多工业过程的基础,可以实现烃类资源的重组与利用.目前,C=C键参与的氧化裂解和烯烃复分解反应已有广泛的研究.相比而言,C=C键参与的还原裂解虽然是烯烃与一系列亲电试剂反应合成功能分子的重要途径,但受限于烯烃自身结构和反应特点,该过程存在较大的挑战,目前研究很少.CO_(2)具有储量丰富、廉价易得、无毒且可循环再生等优点,是合成多种大宗化学品及精细化学品的理想碳一资源.然而,CO_(2)由于热力学稳定性及动力学惰性,在温和条件下难以高效、高选择性转化.因此,利用CO_(2)参与烯烃C=C键还原裂解,选择性构建高值化合物,是一个重要且具有挑战性的研究方向.近年来,可见光催化由于具有反应条件温和、官能团兼容性高等优点,为有机合成等领域提供了新的发展机遇.本文利用二环己基甲基胺作为电子给体,成功实现了可见光催化CO_(2)参与的芳基烯烃C=C键断键羧基化反应.该反应成功的关键在于,二环己基甲基胺既能高效还原淬灭激发态光敏剂并参与烯烃的胺基烷基-羧基化反应,又不明显抑制胺基烷基化中间体对激发态光敏剂的还原淬灭.研究结果表明,多种不同取代(如给电子基和吸电子基)的芳基烯烃均可与CO_(2)发生羧基化反应,高效高选择性地构建了一系列官能团丰富的芳基乙酸类化合物(如萘普生等药物分子).该方法具有反应条件温和(1 atm,室温)、官能团耐受性好以及可用于合成药物衍生物等特点.此外,本文通过氘代实验等机理研究和密度泛函理论计算证明,胺甲基羧化中间体、苄基自由基和苄基碳负离子都是该反应的关键中间体,并提出了可能的反应机理:首先,二环己基甲基胺还原淬灭激发态光敏剂,产生α-胺基碳自由基,与芳基烯烃发生自由基加成反应,得到苄基自由基,进而被还原态光敏剂还原为碳负离子,对CO_(2)亲核进攻得到烯烃的胺基烷基-羧基化中间体;作为电子给体,该中间体可以淬灭另一分子的激发态光敏剂,并通过分子内去质子化过程,产生α-胺基碳自由基物种,进而经历自由基型β-C断裂,生成热力学更稳定的羧基化苄基自由基,从而实现了烯烃C=C键的还原裂解;最后,新产生的苄基自由基被进一步还原为碳负离子,经历质子化过程后得到目标产物.综上,本文以还原裂解的方式丰富了C=C键断键官能团化反应领域,在温和条件下实现了CO_(2)的高效高选择性转化,合成了高附加值的芳基乙酸类化合物,阐明了反应机制,为烯烃和CO_(2)的同时高值化利用提供了新思路,为后续相关反应的开发和应用提供参考. 展开更多
关键词 二氧化碳 可见光催化 c=c键裂解 羧基化 芳基乙酸
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在过渡金属催化剂上的C―C键断裂以实现生物质的升级
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作者 卢卓然 李圣凯 +2 位作者 逯宇轩 王双印 邹雨芹 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第4期89-106,共18页
将当前能源生产和消费结构从过度依赖化石能源转变为高效利用可再生能源,是解决能源危机、实现碳中和的有效途径。生物质是最有前途的可再生能源之一,可以取代化石燃料以获得有价值的有机化合物。近年来,大力利用生物质能已成为一种必... 将当前能源生产和消费结构从过度依赖化石能源转变为高效利用可再生能源,是解决能源危机、实现碳中和的有效途径。生物质是最有前途的可再生能源之一,可以取代化石燃料以获得有价值的有机化合物。近年来,大力利用生物质能已成为一种必然趋势。用于生物质转化的传统热化学催化方法通常需要高温、高压等恶劣条件,甚至还需要外部氢或氧源。相比之下,在相对温和的条件下进行的生物质有机分子电催化转化为生产高价值化学品提供了一种绿色高效的策略。特别是,通过C―C键裂解将生物质衍生的分子转化为高价值的短链化学品至关重要。近年来,大量的研究证明过渡金属(TM)电催化剂由于其丰富的三维电子结构和独特的eg轨道增强了过渡金属-氧之间的共价键合,从而在有机物的C―C键断裂中起着至关重要的作用。此外,TM电催化剂的配位环境或电子结构会影响产物的选择性。毫无疑问,明确的反应活性位点和途径有助于深入理解催化剂结构与反应活性之间的构效关系。然而,TM电催化剂介导的生物质衍生有机分子的C―C键裂解反应用于生物质升级的研究目前尚处于起步阶段,其反应机理和催化反应过程尚不清楚。因此,有必要在原子水平上系统地了解电催化剂在C―C键裂解过程中的作用。在本综述中,我们首先依次介绍了广泛研究的TM电催化剂介导的生物质衍生有机分子(包括甘油、环己醇、木质素和糠醛)的C―C键裂解反应,并给出了一些典型的例子和相应的反应途径。然后,系统回顾了过渡金属化合物催化C―C键裂解的反应机理,揭示了界面行为,并构建了TM电催化剂的结构与裂解反应活性之间的构效关系。最后,我们简要总结了上述内容,并强调了在TM电催化剂上研究C―C键裂解的挑战和展望。我们期望这项工作可以为生物质的可控转化和合理设计C―C键裂解的TM电催化剂提供指导。 展开更多
关键词 电催化生物质升级 cc键断裂 电催化 过渡金属催化剂
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铜催化C-H活化/C-S偶联反应合成环烷基芳基硫醚
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作者 吴嘉豪 吴杨昊 +4 位作者 宋绍睿 杨毓恒 徐英倩 黄凌 陈定奔 《合成化学》 CAS 2023年第3期193-198,共6页
为设计一种利用廉价催化剂以达成C-H活化构建C-S的方法,本文研究了铜催化C-H活化/C-S偶联反应合成系列环烷基芳基硫醚化合物。以芳基磺酰肼与环烷烃为原料,溴化亚铜为催化剂,二叔丁基过氧化物(DTBP)为氧化剂,120℃反应24 h,经氧化脱氮C-... 为设计一种利用廉价催化剂以达成C-H活化构建C-S的方法,本文研究了铜催化C-H活化/C-S偶联反应合成系列环烷基芳基硫醚化合物。以芳基磺酰肼与环烷烃为原料,溴化亚铜为催化剂,二叔丁基过氧化物(DTBP)为氧化剂,120℃反应24 h,经氧化脱氮C-H活化/C-S偶联串联反应过程,合成了系列环烷基芳基硫醚化合物。该反应适合环戊烷、环己烷、环庚烷、环辛烷和环十二烷等环烷烃和不同取代基团(甲氧基、硝基、氯和甲基)的芳基酰肼,合成得到了18个芳基硫醚类化合物,产率为41%~72%。其结构经^(1)H NMR、^(13)C NMR和HR-MS进行了表征。 展开更多
关键词 铜催化 c-h活化 c-S偶联 环烷基芳基硫醚 环烷烃
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可见光促进的镍催化苄位C—H胺化反应研究
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作者 周少方 凌芳 丁海全 《化学试剂》 CAS 北大核心 2023年第8期136-144,共9页
苄胺类化合物是一类重要的有机结构单元,广泛存在于生物活性分子和天然产物中。苄胺基团的引入可以有效的增加分子的生物活性,加快生物活性分子的发现过程,并可以进一步促进对天然产物衍生候选药物的探索。通过光和过渡金属双催化可以... 苄胺类化合物是一类重要的有机结构单元,广泛存在于生物活性分子和天然产物中。苄胺基团的引入可以有效的增加分子的生物活性,加快生物活性分子的发现过程,并可以进一步促进对天然产物衍生候选药物的探索。通过光和过渡金属双催化可以高效地实现苄位C—H键的直接胺化,从而合成一系列苄基磺酰胺类化合物。该方法具有较好的位点及化学选择性、适用范围广、普适性好,为苄胺类化合物的合成提供了一种绿色高效的方法。 展开更多
关键词 苄胺类化合物 光催化 过渡金属催化 苄位c—h键胺化 叠氮类化合物
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An Extended Cu(Ⅱ) Complex Structure Sustained by Hydrogen Bonding and C-H…π Interactions 被引量:1
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作者 吴刚 王小锋 +2 位作者 愈力 张婷 张敏 《Chinese Journal of Structural Chemistry》 SCIE CAS CSCD 2010年第9期1337-1342,共6页
The title complex [Cu(L1)(L2)(H2O)]·H2O(1,HL1 = N-(imino(pyridin-2-yl)me-thyl)picolinamidine),HL2 = salicylic acid) has been obtained by volatilization method with L1 prepared from 2,4,6-tripyridyl-1... The title complex [Cu(L1)(L2)(H2O)]·H2O(1,HL1 = N-(imino(pyridin-2-yl)me-thyl)picolinamidine),HL2 = salicylic acid) has been obtained by volatilization method with L1 prepared from 2,4,6-tripyridyl-1,3,5-triazine in situ.1 was fully characterized by single-crystal X-ray diffraction,elemental analysis and FT-IR.This complex exhibits a three-dimensional frame-work constructed through hydrogen bonding and C-H···π stacking interactions.The cyclic voltametric behavior of complex 1 was also investigated.1 belongs to the monoclinic system,space group P21/c with a = 15.112(5),b = 7.115(2),c = 19.899(6) ,β = 112.32°,V = 1979.4(11) 3,Mr = 460.94,Dc = 1.540 g/cm3,F(000) = 948,μ = 1.146 mm-1,Z = 4,the final R = 0.0612 and wR = 0.1813 for 2510 observed reflections with I 2σ(I). 展开更多
关键词 hydrogen bond c-h···π interaction cyclic voltammetry
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双功能CuX_(2)参与的芳基-7-氮杂吲哚邻位C-H键的卤化反应
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作者 周鲜颖 张媛媛 刘珊珊 《广州化学》 CAS 2023年第4期57-60,共4页
开发了一种双功能铜参与催化芳基-7-氮杂吲哚的芳基卤化反应,该方法以N-苯基-7-氮杂吲哚类化合物为底物,CuX_(2)既为卤素源,又可以作为C-H键活化试剂,在无外加催化剂下,通过7-氮杂吲哚的导向作用选择性地发生芳环的亲电卤代反应。经过... 开发了一种双功能铜参与催化芳基-7-氮杂吲哚的芳基卤化反应,该方法以N-苯基-7-氮杂吲哚类化合物为底物,CuX_(2)既为卤素源,又可以作为C-H键活化试剂,在无外加催化剂下,通过7-氮杂吲哚的导向作用选择性地发生芳环的亲电卤代反应。经过一系列条件筛选之后得到最佳反应条件为:CuCl_(2)(0.65eq)为催化剂,DMAP(0.25 eq)为配体,苯甲酸(1.2 eq)为添加剂,氯苯为溶剂,于120℃下反应24小时,产率最高达到95%。除7-氮杂吲哚导向基团外,还成功兼容了吡啶、喹啉等导向基团,该反应可应用于较多的底物范围。 展开更多
关键词 双功能 铜催化 7-氮杂吲哚 卤化 c-h键活化 自催化剂
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苄位C-H键选择性氧化研究进展
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作者 李新 余志群 《浙江化工》 CAS 2023年第6期16-22,共7页
苄位C-H键选择性氧化是有机合成中一类重要的反应,其氧化产物广泛应用于化学合成的各个领域。传统的苄位C-H键氧化存在选择性差、转化率低、副产物多而杂、三废污染严重等缺点。随着化学工业不断进步,新的苄位C-H键选择性氧化的氧化方... 苄位C-H键选择性氧化是有机合成中一类重要的反应,其氧化产物广泛应用于化学合成的各个领域。传统的苄位C-H键氧化存在选择性差、转化率低、副产物多而杂、三废污染严重等缺点。随着化学工业不断进步,新的苄位C-H键选择性氧化的氧化方法和催化剂不断涌现。本文针对苄位C-H键选择性氧化的氧化方法进行综述。 展开更多
关键词 苄位c-h 选择性氧化 分子氧催化氧化 微生物催化氧化法 光催化氧化法 电解氧化法 化学试剂氧化法
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Cooperative C–H…O H-bonds in ‘Bay Area’and Crystal Structure of 1-(4-Methylphenyl)-3-(4-methoxyphenyl)-2-propene-1-one
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作者 王雷 陆澄容 +1 位作者 张勇 张德纯 《Chinese Journal of Structural Chemistry》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2005年第2期191-195,共5页
The title compound (C17H16O2, Mr = 252.30) crystallizes in the monoclinic system, space group P21/c with a = 11.5763(14), b = 11.0321(11), c = 11.5094(13) ?, β = 114.581(3)o, V = 1336.7(3) ?3 , Z = 4, Dc = 1.254 g/... The title compound (C17H16O2, Mr = 252.30) crystallizes in the monoclinic system, space group P21/c with a = 11.5763(14), b = 11.0321(11), c = 11.5094(13) ?, β = 114.581(3)o, V = 1336.7(3) ?3 , Z = 4, Dc = 1.254 g/cm3, μ(MoKa) = 0.081 cm-1 and F(000) = 536.00. The final R and wR are 0.0527 and 0.1285, respectively for 3058 observed reflections (I > 2σ(I)). In the title molecule, two phenyl rings are rotated oppositely with respect to the central part C(1)–C(2)=C(3)– C(4) (plane 3) and the dihedral angle between them is 14.8o. The phenone O(1) atom deviates from plane 3 by 0.291 ?. In the crystal the molecules form H-bond chains of R2 (6) and R2 (5) types 1 1 along [001]. The molecule chains interacted through three cooperative C–H…O H-bonds (R3 (11)) 1 in the ‘bay area’ (Fig. 3), extending along [010] and forming layer (100). Between the layers, there exist C–H/π interactions along [101]. Studies on the cooperative C–H…O H-bonds R3 (11) in the 1 similar crystals are also presented. 展开更多
关键词 methoxy-4'-methyl-chalcone cooperative ch…O hydrogen bonds crystal structure chALcONE
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