通過綠色電力電催化炔醇半加氫驅動電化學合成烯醇(alkenol)時替代傳統熱催化反應的一種符合可持續發展的路徑。電催化劑和電解液對半加氫反應具有顯著的影響,雖然目前人們發展了結構復雜的電催化劑,開發與工業催化劑適配的結構明確電解液是個有吸引力的策略,但是目前仍未曾得到發展。
有鑒于此,華東理工大學李春忠教授、江宏亮研究員、吳新平教授等報道開發了DMSO-H2O共溶劑電解液用于電催化炔醇半加氫制備烯醇。
本文要點:
(1)
當炔醇的轉化率達到100 %,DMSO-H2O電解液比不含DMSO的電解液相比具有顯著改善的烯醇選擇性,在各種測試電流密度下,烯醇的選擇性從60-70 %提高到90 %。由于阻礙了水分子的接力,反應速率明顯變慢。反應機理研究結果表明DMSO和H2O之間的強氫鍵能夠阻礙界面H2O分子解離,導致電極表面的H*覆蓋度降低。降低的H*覆蓋度阻礙了炔醇分子的過度加氫反應,促進生成烯醇。
(2)
這種DMSO增強烯醇選擇性的策略能夠用于商業催化劑,能夠用于多種炔醇的半加氫催化制備烯醇。搭建了3×100 cm2電解槽放大堆柵,炔醇的轉化率達到~96 %,烯醇選擇性達到~95 %。這項工作展示了電解液增強烯醇電解的設計策略,而且表明電化學可持續制備烯醇的可能性。
參考文獻
Yuan Zhao, Jia Wang, Xingzhou Zha, Xuedi Sheng, Lei Dong, Xin-Ping Wu*, Zhen Liu, Hongliang Jiang*, and Chunzhong Li*, A Cosolvent Electrolyte Boosting Electrochemical Alkynol Semihydrogenation, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c14773
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c14773