視效合成初級(jí)教程

　　只需巧妙“撥動(dòng)”一個(gè)烯烴的氫原子，烯丙醇類化合物高效綠色合成難題迎刃而解。記者日前從南開大學(xué)獲悉，該校葉萌春團(tuán)隊(duì)借助廉價(jià)金屬鎳和苯基硼酸共催化的烯基化反應(yīng)，克服傳統(tǒng)生產(chǎn)過程中反應(yīng)利用率低、環(huán)境污染大、反應(yīng)產(chǎn)物不可控等問題，首次實(shí)現(xiàn)烯丙醇高效、綠色合成重大突破。這一研究工作得到國家自然科學(xué)基金委的支持，成果也在最新一期《德國應(yīng)用化學(xué)》上發(fā)表。

據(jù)介紹，烯丙醇及其化合物可以合成用途廣泛的下游產(chǎn)品，是甘油、醫(yī)藥、農(nóng)藥、香料和化妝品生產(chǎn)不可或缺的“中間原料”，玫瑰系香精、合成維生素E和K1以及優(yōu)秀的天然抗癌藥物紫杉醇中都含有關(guān)鍵的烯丙醇結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)烯丙醇生產(chǎn)中通常需要鎂、鋰、鋅等較為活潑的金屬試劑，不僅容易產(chǎn)生大量廢物，同時(shí)反應(yīng)過程需要嚴(yán)格無水操作，大大增加了獲取成本。

由于烯基金屬試劑和烯基鹵化物最初都是來源于烯烴化合物，從上游更為廉價(jià)的烯烴和醛酮直接偶聯(lián)來合成烯丙醇理論上可行，而廉價(jià)易得的烯烴和醛酮類化合物合成烯丙醇的反應(yīng)，只需要“撥動(dòng)”一個(gè)烯烴的氫原子，將其轉(zhuǎn)移到醛酮上就可以實(shí)現(xiàn)?？捎檬裁磥怼皳軇?dòng)”，如何“撥動(dòng)”這個(gè)氫原子？這成為化學(xué)家們孜孜以求的目標(biāo)。葉萌春團(tuán)隊(duì)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)找到了這根撥動(dòng)氫原子的“魔法棒”，使用廉價(jià)的金屬鎳催化劑和苯基硼酸共催化芳基烯烴與醛的烯基化反應(yīng)，“撥動(dòng)”了烯烴氫原子，從烯烴和醛一步選擇性合成烯丙醇化合物，反應(yīng)中不需要外加試劑，不額外產(chǎn)生污染物，攻克了世界化學(xué)領(lǐng)域長期以來的一個(gè)難題。

　　科技日?qǐng)?bào)合肥7月9日電 ：記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校熊宇杰教授團(tuán)隊(duì)，通過金屬氧化物光催化劑的缺陷工程調(diào)控，發(fā)現(xiàn)通過摻雜的方式來精修催化劑的缺陷態(tài)，可以促進(jìn)缺陷位點(diǎn)對(duì)氮分子的高效活化，有效地提高光催化固氮合成氨的效率。該成果日前在線發(fā)表于國際化學(xué)重要期刊《美國化學(xué)會(huì)志》上。

工業(yè)合成氨技術(shù)使用鐵基催化劑，其反應(yīng)條件非?？量蹋?50大氣壓、400攝氏度），并需要巨大的能耗。光催化技術(shù)能夠直接將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，為降低合成氨能耗提供了非常具有前景的方法。由于氮分子穩(wěn)定的化學(xué)特性，從而導(dǎo)致常規(guī)的光催化材料很難活化氮分子，開發(fā)高效的固氮合成氨光催化劑依然面臨巨大挑戰(zhàn)。

氮分子活化一般被認(rèn)為是氮還原的先決條件。對(duì)于光催化材料，表面缺陷位點(diǎn)可以作為氮分子化學(xué)吸附的活性位點(diǎn)，同時(shí)局域在缺陷處的電子可以轉(zhuǎn)移進(jìn)入吸附氮分子的反鍵π軌道，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氮—氮叁鍵的弱化作用。

科研人員將鉬原子摻雜在催化劑的缺陷位點(diǎn)處，實(shí)現(xiàn)了光催化體系中氮分子的高效活化。研究人員結(jié)合同步輻射技術(shù)表征、原位紅外光譜檢測和理論計(jì)算模擬，揭示了摻雜鉬原子對(duì)缺陷狀態(tài)的精修作用。一方面，鉬摻雜提升了催化劑缺陷能級(jí)，減少了電子能量馳豫過程帶來的能量損耗；另一方面，鉬摻雜形成的鉬—鎢異質(zhì)位點(diǎn)調(diào)控了吸附氮分子的電荷狀態(tài)，增大了氮原子之間的電荷差，同時(shí)提高了金屬—氧鍵的共價(jià)性，促進(jìn)了光生電子轉(zhuǎn)移過程。這些鉬摻雜帶來的不同效應(yīng)之間的協(xié)同作用，有效地促進(jìn)了催化位點(diǎn)對(duì)氮分子的活化，實(shí)現(xiàn)了催化劑光驅(qū)動(dòng)固氮合成氨效率的大幅提升。

該成果為開發(fā)高效的固氮光催化劑以及調(diào)控催化劑缺陷提供了一種新的思路,并展示了催化位點(diǎn)電子結(jié)構(gòu)的調(diào)控對(duì)催化反應(yīng)的重要性。（吳長鋒）