【催化】上海科技大学在二氧化碳资源化利用研究方面取得进展

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二氧化碳是地球上最丰富的可再生碳资源之一，开发以二氧化碳为C1来源的化学合成方法对国民经济的可持续发展具有重要的意义。CO₂参与的胺的甲酰化反应（FACH）和甲基化反应（MACH）是CO₂利用的一种新方法，近年来在国际上被广泛研究，但到目前为止，反应的选择性控制仍然是一个重要的挑战。

近日，来自上海科技大学物质学院林柏霖课题组和中国科学技术大学傅尧课题组的联合团队报导了一种新型催化体系，以碱金属碳酸盐作为催化剂，硅烷作为还原剂，通过改变反应条件可以高效地调控反应的选择性，生成胺的甲酰化或甲基化产物。二氧化碳为甲酰和甲基两个官能团提供了C1的来源。与之前报导的催化体系相比，这篇文章中报导的碱金属碳酸盐体系不含过渡金属且简单廉价易得，具有更广的底物普适性（Scheme1），对不同的底物和官能团都有很好的兼容性。此外，该反应体系能够高效地应用到药物分子的甲基化反应中，是提高药物分子活性的一种有效途径（Scheme 2）。实验研究表明甲基化产物的生成是通过相应甲酰化产物的还原得到。甲酰化产物是通过CO₂氢硅化生成的甲酸硅酯与胺发生亲核取代反应获得。密度泛函模拟为反应机理提供了理论上的依据。该研究为设计可高效用于二氧化碳资源化利用的新催化体系提供了新的思路。

Scheme 1 可选择性生成甲酰化或甲基化产物的催化剂。

Scheme 2 西纳卡塞的高效甲基化反应

该成果发表在ACS Catalysis上，方驰和陆春磊是共同第一作者。该工作得到国家自然科学基金委和上海科技大学的经费支持。

该论文作者为：Chi Fang, Chunlei Lu, Muhua Liu, Yiling Zhu, Yao Fu, Bo-Lin Lin

http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acscatal.6b01856 

Selective Formylation and Methylation of Amines using Carbon Dioxide and Hydrosilane Catalyzed by Alkali-Metal Carbonates

ACS Catal., 2016, 6, 7876-7881, DOI: 10.1021/acscatal.6b01856

导师介绍

林柏霖助理教授：http://www.x-mol.com/university/faculty/21463

傅尧教授：http://www.x-mol.com/university/faculty/14770

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