作者:刘万生 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2013-10-11 12:32:17
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金属催化碳氢键活化研究获得系列进展
 
【科学网 刘万生报道】10月10日,由中国科学院大连化学物理研究所李兴伟研究员带领的团队,历经三年多的不懈努力,通过对底物和反应条件的设计,在氧化条件以及非氧化-还原条件下通过利用三价铑催化剂实现了一系列碳氢键活化的新方法,先后发表五篇研究论文在化学领域顶级刊物德国《应用化学》上,其研究结果受到国内外同行的广泛关注。
 
三价铑催化剂具有独特的立体和配位性质,被广泛应用于碳氢键的活化研究,而碳氢键的活化主要由金属催化来实现。其成果主要应用于“药物合成”和“能源”两大重要领域。
 
在制药领域,对于药物的合成,传统的方法是经过“官能团转化”来实现的,但因其过程复杂而存在一定的局限性。而如若将有机物中无处不在的“碳氢键”作为原料,不仅可以达到同样的目的,而且因为步骤被简化而节约能源、实现绿色环保。这种新的思路实现的途径之一就是金属催化碳氢键的活化官能化。
 
在能源领域,一个极具挑战的研究方向是甲烷向甲醇的转化。甲烷(天然气的主要成分)作为最重要的能源物质之一,主要以气体形式存在,不利于运输,如能转化成液体形态的甲醇,具有重大的工业意义,因此,相关研究一直受到学术界的高度关注,国际上诸多专家学者四十多年前已开始展开研究。但受制于甲烷的不活泼性和碳氢键的独特性,一直未有重大的突破。
 
李兴伟研究员带领团队,发明了一种新的“方法”,给三价铑催化剂“找”新的反应,使得实现的催化体系具有底物多样化,官能团兼容性高,催化活性高,以及反应条件相对温和等优点,并能实现同其他催化体系的互补性。
 
以叠氮化合物为例,它在合成、材料和生物等领域都有广泛的应用,其合成从碳-卤素键开始早有报道,但从碳氢-键到碳-叠氮却相当困难。国际上几个研究组在从事相关研究,但是都有各自的局限性。李兴伟研究团队另辟蹊径,尝试寻找新的构建碳-叠氮的方法。该项研究中,就设计使用“三价铑”来催化“碳氢键”的转化,利用高价碘作为氧化剂,研究中实现了碳氢键叠氮化的新方法。
 
如此之短而取得系列进展,记者两次采访身为中科院“百人计划” 李兴伟研究员,他说:“科学研究人员对新的事物要有兴趣、要有勤奋、要有积累,曾在美国相关领域研究学者十年,在新加坡独立研究两年,对目前的研究工作打下了基础。能为国家需求解决一些实际问题,对科研人员来说,是一种莫大的幸福。”
 
 
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