近日，化工學(xué)院劉平樂(lè)教授與呂揚(yáng)副教授在碳基全固態(tài)FLPs催化劑構(gòu)筑及催化α,β-不飽和醛選擇性加氫制備不飽和醇的研究工作取得了突出進(jìn)展。相關(guān)研究成果以《B,N共摻雜缺陷還原氧化石墨烯作為高效受阻路易斯酸堿對(duì)催化劑用于α,β-不飽和醛選擇性加氫制備不飽和醇》(B, N Codoped Defective Reduced Graphene Oxide asaHigh-efficient Frustrated Lewis Pairs Catalyst for the Selective Hydrogenation of α,β-Unsaturated Aldehydes to Unsaturated Alcohols)為題，發(fā)表在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》(Journal of the American Chemical Society)。我校博士研究生鐘琳浩博士、廖小晴博士以及黃華荃博士為論文共同第一作者，劉平樂(lè)教授和呂揚(yáng)副教授為論文共同通訊作者，我校為第一完成單位和唯一通訊單位。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、博士后面上項(xiàng)目以及湖南省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
α,β-不飽和醇是醫(yī)藥、化妝品、香精香料的重要中間體，可通過(guò)生物質(zhì)α,β-不飽和醛的選擇性加氫制備，然而α,β-不飽和醛的加氫包括C═C和C═O加氫的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)以及各種醚化反應(yīng)。特別是，C═C（615 kJ/mol）比C═O（715 kJ/mol）更容易被氫化還原。因此，開(kāi)發(fā)α,β-不飽和醛選擇性氫化為不飽和醇高效催化劑極具挑戰(zhàn)。
近年來(lái)，受阻路易斯酸堿對(duì)（FLPs）無(wú)金屬催化劑受到廣泛關(guān)注，而目前FLPs無(wú)金屬催化劑的研究仍然集中在均相催化體系上，存在催化劑回收和產(chǎn)品純化困難。如何精確定制受阻路易斯酸堿對(duì)以構(gòu)建在H2活化方面媲美甚至超過(guò)均相/金屬催化劑的全固態(tài)FLPs無(wú)金屬催化劑是一項(xiàng)長(zhǎng)期的挑戰(zhàn)。
基于此，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)在還原氧化石墨烯表面制造碳缺陷和摻雜雜原子的方法制備了B、N共摻雜FLPs無(wú)金屬催化劑，并將其應(yīng)用于α,β-不飽和醛制備不飽和醇的選擇性加氫反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，以二氰胺和偏硼酸為N和B源，可在還原氧化石墨烯表面構(gòu)建富電子吡啶-N（路易斯堿）和相鄰的缺電子B-N（路易斯酸）位點(diǎn)，從而形成FLPs位點(diǎn)。更重要的是，構(gòu)建的碳缺陷可促進(jìn)吡啶-N/B-N FLPs位點(diǎn)的形成，從而提高催化加氫活性和對(duì)不飽和醇的選擇性。該研究為設(shè)計(jì)和制備全固態(tài)FLPs無(wú)金屬催化劑提供了新思路，可推動(dòng)不飽和醇的綠色合成。
文章鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c17103
