通過多孔金屬有機聚合物實現胺和二氧化碳與氫氣的高效選擇性N-甲...

2020-11-22 科學網

通過多孔金屬有機聚合物實現胺和二氧化碳與氫氣的高效選擇性N-甲醯化反應

作者：

小柯機器人

發布時間：2020/11/19 10:39:27

復旦大學化學系塗濤課題組通過多孔金屬有機聚合物實現了利用二氧化碳、氫氣和胺合成N,N-二甲基甲醯胺（DMF）。 2020年11月17日，國際知名學術期刊《德國應用化學》發表了這一成果。

在該研究中，課題組展示了一系列可用於這一目的的高效、可重複使用的多孔有機金屬聚合物催化劑。比表面積、銥含量和CO2吸附能力之間的協同效應對實現高效高選擇性催化至關重要，這使得不同的胺類與CO2和H2可以在低至20 ppm的催化劑負載的溫和條件下進行N-甲醯化反應。密度泛函理論計算不僅揭示了一種氧化還原中性的催化途徑，而且揭示了一種新的可能的機理，其中關鍵中間體甲酸的引入是通過質子接力的過程發生的。

值得注意的是，該催化劑在DMF的合成中表現出了創紀錄的轉換數（TON = 1.58 × 106），且該固態催化劑可以被重複利用12次，充分說明了其在工業應用中的潛力。

據了解，通過將二氧化碳(CO2)合成精細化學品使其升值，是最有前途的二氧化碳捕獲和利用方法之一。

附：英文原文

Title: Highly Efficient and Selective N‐Formylation of Amines with CO2 and H2 Catalyzed by Porous Organometallic Polymers

Author: Yajing Shen, Qingshu Zheng, Zhe-Ning Chen, Daheng Wen, James H. Clark, Xin Xu, Tao Tu

Issue&Volume: 17 November 2020

Abstract: The valorization of carbon dioxide (CO2  ) to fine chemicals is one of the most promising approaches for CO2  capture and utilization. Herein we demonstrated a series of porous organometallic polymers could be employed as highly efficient and recyclable catalysts for this purpose. Synergetic effects of specific surface area, iridium content, and CO2  adsorption capability are crucial to achieve excellent selectivity and yields towards N‐formylation of diverse amines with CO2  and H2  under mild reaction conditions even at 20 ppm catalyst loading. Density functional theory calculations revealed not only a redox‐neutral catalytic pathway but also a new plausible mechanism with the incorporation of the key intermediate formic acid via a proton‐relay process. Remarkably, a record turnover number (TON = 1.58 × 106  ) was achieved in the synthesis of N,N‐dimethylformamide (DMF), and the solid catalysts can be reused up to 12 runs, highlighting their practical potential in industry.

DOI: 10.1002/anie.202011260

Source: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202011260

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