Chem:电化学介导选择性还原硝基芳烃制备芳胺
纳米技术 纳米 2022-08-04

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选择性电催化转化反应是实现工业有机电化学合成的关键。最近,格拉斯哥大学Mark D. Symes等报道通过分子形式的金属氧化物能够用于氧化还原介导物,用于电催化还原硝基芳烃制备芳胺,该反应实现了非常高的产率和选择性,能够生成一系列含氮有机化合物。

美因茨大学Siegfried R.Waldvogel、Carsten Streb对该项工作进行评述,并且对其意义做出展望。

本文要点:

(1)

相关背景。芳胺衍生物是全球重要的大宗化学品,在医药、聚合物、农药等领域具有广阔的应用。2021年的全球年度苯胺产量达到9公吨(Mton),预计2027年产量将达到>12 Mton。目前苯胺的制备过程通常是通过硝基苯的还原过程,但是这种反应面临着选择性问题,反应对官能团的容忍性不好,而且反应需要在较高的温度(>200 ℃)因此需要较多的能量。

(2)

电化学合成苯胺。通过电化学合成方式将硝基芳烃还原,是一种具有前景的技术,硝基还原为胺的过程中需要6个e-和6个质子,该反应过程非常复杂,可能产生复杂多种中间体,因此导致电化学合成反应非常困难和挑战。

(3)

最新发展。这项工作中使用Keggin型分子WO3氧化还原介导物H3[PW12O40],这个分子形式的氧化钨能够在电极和底物之间传递电子和质子。通过电化学分析验证H3[PW12O40]能够还原硝基苯,实验中H3[PW12O40]能够以接近化学计量比的效果(转化率>99 %)将硝基苯还原为苯胺(选择性>99 %,分离收率达到>90 %),法拉第效率>90 %。对比实验结果显示,当反应体系中不加介导分子,反应的转化率、选择性、收率都变得更低,而且反应生成混合产物。

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参考文献

Siegfried R.Waldvogel, CarstenStreb, Redox mediators facilitate selective electrocatalytic nitroarene-to-aniline reduction, Chem 2022

DOI: 10.1016/j.chempr.2022.06.022

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451929422003278


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