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安息香乙醚的化學結構為1,2-二苯基-2-烷氧基乙酮,在藥物合成中是一種重要的合成中間體。同時,因其可以吸收近紫外光,常被用做光敏劑應用在印刷、涂料等工業(yè)中。
傳統(tǒng)工藝合成安息香乙醚主要采用均相催化反應途徑,并通常分成兩步:
1、苯甲醛自身在催化劑作用下通過安息香縮合形成安息香;
2、安息香與低碳醇在酸性催化劑作用下合成安息香乙醚。
在此過程中,使用的催化劑主要為氰化物或親核性強的有機物,如噻唑鹽、硫胺素(維生素B1)或n雜環(huán)卡賓等。然而,做為均相催化劑的氰化物和有機催化劑不僅存在毒性高、轉化率低以及易衍生副產品的缺陷,而且難以滿足催化劑再利用和產品純化等方面的需求。
近年來,研究人員提出利用鎳基或沸石基等多相催化劑一步合成安息香乙醚,遺憾的是,這些多相催化劑對苯甲醛的轉化率目前最高報道為75.6%,依然較低。因此,開發(fā)具有高轉化率、高選擇性的多相催化劑,實現(xiàn)安息香乙醚的綠色一步法合成仍然是一項重要的挑戰(zhàn)。
多相催化劑通常由貴金屬催化劑和載體構成,載體不僅具有分散金屬催化劑達到防止其聚集的作用,而且通過強的金屬-載體相互作用還可以增強催化劑活性或調控催化反應路徑。
鑒于此,中國科學院固體物理研究所梁長浩研究員團隊選擇BiOCl作為貴金屬催化劑的新型載體,構筑了具有高轉化率、高選擇性的多相催化劑,用于高效合成安息香乙醚。
在該項工作中,研究者利用液相激光輻照技術制備的超薄BiOCl納米片作為載體,在其表面原位負載超精細Pd納米顆粒,合成了Pd/BiOCl催化劑。
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在溫度為100 ℃和1Mpa H2的反應條件下,Pd/BiOCl催化劑對原料苯甲醛實現(xiàn)了完全轉化,對安息香乙醚實現(xiàn)了97.9%的選擇性,且表現(xiàn)了良好的循環(huán)穩(wěn)定性。
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為了探究可能的催化機制,研究者選擇不含鹵素離子的TiO2、C3N4和C作為載體負載Pd催化劑,發(fā)現(xiàn)同等條件下其對安息香乙醚的選擇性表現(xiàn)為0%。
理論計算表明:Fe離子在BiOCl晶格中的替代摻雜能夠抑制Cl?離子的解離。
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為了進一步探明載體對安息香乙醚合成的重要性,研究者構筑了Pd負載Fe摻雜BiOCl催化劑,發(fā)現(xiàn)隨著Fe摻雜量的增加,催化劑對安息香乙醚的選擇性逐漸降低。
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催化機制分析認為:BiOCl載體中易解離的Cl?離子與Pd在反應中形成了親核試劑,促進了安息香乙醚的合成。該工作提出了基于超薄BiOCl納米片載體構筑多相催化劑的新思路,為安息香乙醚的合成開辟了新的途徑。
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相關結果發(fā)表在ChemCatChem, 2019, 11, 2676
作者:Qinglin Yuan?, Wanbing Gong?, Yixing Ye, Jun Liu, Yue Lin*, Chun Chen, Haimin Zhang, Pengfei Li, Weiren Cheng, Xiangjun Wei, andChanghao Liang*
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cctc.201900517
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