轉(zhuǎn)眼已是深秋,嶗山的科研工作卻從未停歇。近日,青島能源所楊勇研究員帶領(lǐng)的低碳催化轉(zhuǎn)化研究組以儲(chǔ)量豐富、生物兼容性強(qiáng)及環(huán)境友好的鐵鹽及竹筍為原料,通過硫原子摻雜策略開發(fā)出一條便捷環(huán)保、廉價(jià)高效的負(fù)載型單相黃鐵礦FeS2納米結(jié)構(gòu)催化劑,實(shí)現(xiàn)功能性硝基芳烴高度選擇性還原制得苯胺類化物,并表現(xiàn)出目前文獻(xiàn)報(bào)道中基于非貴金屬多相催化劑最高的催化活性,且反應(yīng)條件溫和綠色。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在權(quán)威期刊ChemSusChem,被選為VIP和期刊封面。

科研前提

胺類化合物作為常見的合成切塊在精細(xì)化工、藥物化學(xué)以及材料科學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。

目前為止,全球每年大約有400萬噸胺類及其衍生物的生產(chǎn)量。根據(jù)美國亞利桑那大學(xué)Jón Njiarearson教授團(tuán)隊(duì)統(tǒng)計(jì)的“2015年全球銷售額前200位藥品”,約170種藥物分子包含氨基等含氮基團(tuán)。

因此,硝基芳烴選擇性還原生產(chǎn)芳胺類化合物一直以來都是化學(xué)家們研究的熱點(diǎn)之一。其中貴金屬催化劑(Pd、Pt等)表現(xiàn)出極其優(yōu)異的催化性能,但對(duì)于硝基化合物分子中含有功能性官能團(tuán),尤其是易還原的取代基團(tuán),往往對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物表現(xiàn)出極低的選擇性。

科研進(jìn)展

在催化劑開發(fā)過程中,通過大量控制實(shí)驗(yàn)和條件優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)N,S-雙原子共摻雜多級(jí)孔碳載體上高分散負(fù)載單相、均一尺寸黃鐵礦FeS2納米顆粒。

該催化劑在水相中對(duì)不同官能團(tuán)取代的硝基芳烴,如鹵素、-C=O、-C=C、-CONH2、-ester、-CN等易還原官能團(tuán)表現(xiàn)出優(yōu)秀的反應(yīng)活性、選擇性以及催化性能穩(wěn)定性。

同時(shí),若干含有硝基基團(tuán)的藥物分子也可被高效高選擇性還原。最后,研究人員通過控制實(shí)驗(yàn)、原位表征并結(jié)合理論計(jì)算揭示了N,S-雙原子共摻雜碳載體與FeS2納米顆粒間相互作用及載體的大比表面積和多級(jí)孔結(jié)構(gòu)特性有效促進(jìn)了硝基基團(tuán)高活性和高選擇性還原。

(新媒體責(zé)編：syhz0808)