高分散钴催化剂实现C=C键直接断裂合成肟醚和腈

张明 2023-11-30

近日，华中科技大学唐从辉课题组课题组在前期烯烃环氮丙烷化和双官能团化的工作基础上（J. Am. Chem. Soc.2023, 145, 4142–4149.），实现了温和条件下烯烃C=C键断裂/胺化反应，通过条件控制可获得肟醚、肟酯及腈类化合物，相关研究成果发表在Angew. Chem. Int. Ed. (DOI：10.1002/anie.202314364)。

单原子催化剂具有100%的原子利用率、较大的比表面积以及明确的催化活性中心，是连接均相催化和多相催化的桥梁。自该概念于2011年首次提出以来，便引发了领域内的广泛关注。目前单原子催化剂主要应用于能源小分子气体的催化转化、燃料电池材料以及一些简单的有机反应，如氧化还原反应或化学键的偶联等，但就目前而言，有机反应类型仍然有所局限。

烯烃的催化转化是有效构建新的化学键的重要方式，利用单原子催化剂实现烯烃的转化亦是非常重要的研究热点。近日，华中科技大学唐从辉课题组在前期烯烃环氮丙烷化和双官能团化的工作基础上（J. Am. Chem. Soc.2023, 145, 4142–4149.），实现了温和条件下烯烃C=C键断裂/胺化反应，通过条件控制可获得肟醚、肟酯及腈类化合物，相关研究成果发表在Angew. Chem. Int. Ed. (DOI：10.1002/anie.202314364)。

本研究所用的单原子钴催化剂是根据前期发展的双金属有机框架（BMOF）策略，经高温热解形成的原子级高度分散的钴催化剂。经一系列仪器表征表明其结构中没有形成明显的纳米颗粒，钴以高度分散的单原子形式存在。

图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

在获取到催化剂后，作者首先以对称的1,2-二芳基乙烯为底物，在单原子钴催化剂作用下，以吸电子羟胺为氧化剂和氮源，在酸性条件下，实现了C=C键的断裂，得到两分子肟醚。在底物普适性方面，各种电性取代的反式和顺式对称烯烃，以及各种吸电子基团取代的羟胺均能适用该催化体系。另外，当使用苯甲酰基羟胺（3o-p）则可以得到肟酯类产物。

华中科技大学唐从辉课题组开发了高度分散的金属钴催化/酸促进催化体系，实现了烯烃C=C键断裂合成肟醚。该反应条件温和，适用范围广泛。机理实验表明其经历关键的自由基加成过程。该项工作为单原子催化剂在有机合成胺化反应中的应用提供了新的思路。

在本项研究工作中，华中科技大学为第一完成单位及唯一通讯单位，博士研究生薛文轩为第一作者。该研究工作得到了国家自然科学基金（22001086）、中央高校基本科研业务费（HUST 2020kfyXJJS094）、北京大学天然药物及仿生药物国家重点实验室（K202011）、“111”引智基地（B21003）的资助。

内容来源：网络

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审　　核：何发

高分散钴催化剂实现C=C键直接断裂合成肟醚和腈

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