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山東大學(xué)史大永教授團隊在Science Bulletin刊發(fā)脂肪烴碳?xì)滏I轉(zhuǎn)化研究新進(jìn)展

來源:山東大學(xué)      2023-12-01
導(dǎo)讀:近日,微生物技術(shù)國家重點實驗室史大永教授在《科學(xué)通報》(Science Bulletin)上發(fā)表了題為“Photo-induced versatile aliphatic C–H functionalization via electron donor-acceptor complex”的研究論文。微生物技術(shù)國家重點實驗室博士后王澤敏為論文第一作者,史大永教授為論文唯一通訊作者,山東大學(xué)微生物技術(shù)國家重點實驗室為論文第一單位。

為了應(yīng)對日益嚴(yán)峻的環(huán)境問題和難以為繼的能源問題,改善經(jīng)濟發(fā)展方式,提升經(jīng)濟發(fā)展質(zhì)量,2021年國家提出了“碳達(dá)峰”“碳中和”的宏偉目標(biāo)。源于其優(yōu)異的原子經(jīng)濟性和步驟經(jīng)濟性,碳?xì)滏I直接官能團轉(zhuǎn)化可有效提高資源利用率,降低廢物排放,無疑是化學(xué)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的一條可行路徑。與此同時,C(sp3)-H直接官能團化也是有機化學(xué)領(lǐng)域最具有挑戰(zhàn)性的課題之一,在醫(yī)藥、材料、精細(xì)化工及農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域具備極高的應(yīng)用前景。

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雖然已有多種碳?xì)滏I官能團化策略被報道,但基于電子給體-受體(EDA)復(fù)合物的無光催化劑、無金屬的綠色合成策略還未被有效探索。為了填補該不足,我們利用HCl和SIV=O基團組成的EDA復(fù)合物實現(xiàn)了脂肪烴碳?xì)滏I多樣性轉(zhuǎn)化。其中作為有效氫原子轉(zhuǎn)移試劑的氯自由基可經(jīng)由質(zhì)子耦合電子轉(zhuǎn)移途徑生成,并以此發(fā)展了C(sp3)-H硫代、芳基化、烯丙基化、炔基化等多種反應(yīng),且無需光催化劑和金屬催化劑的參與。同時,對該新穎轉(zhuǎn)化機制進(jìn)行了深入探索,包括各種對照試驗、中間體捕獲、光譜檢測、DFT計算等。該轉(zhuǎn)化具備多種優(yōu)良特性,包括簡單溫和的反應(yīng)條件、較好的官能團兼容性與底物普適性,特別是為大宗氣態(tài)烷烴的高附加值綠色轉(zhuǎn)化提供了一種可選擇的解決方案。

該研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家博士后基金、山東省聯(lián)合基金、山東省青年基金、山東省博士后創(chuàng)新項目、青島市基金等資助。山東大學(xué)生命環(huán)境研究公共技術(shù)平臺核磁共振波譜儀為本工作提供了重要支持。

文章鏈接:https://doi.org/10.1016/j.scib.2023.11.048


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