中化新網訊 近日,北京大學焦寧研究團隊聯合中國石化石油化工科學研究院(以下簡稱石科院)鈦硅分子篩合成與催化氧化團隊在《科學》發表題為通過碳碳雙鍵解構實現復雜烯烴的催化重塑的研究論文。團隊發現了非均相銅/多級孔鈦硅分子篩催化復雜烯烴類到羰基腈的高效轉化,在分子內同時引入羰基和腈基兩種重要官能團,實現了對復雜有機物分子骨架的精準編輯。
據悉,C=C雙鍵斷裂在化學合成和藥物開發中具有重要意義,但雙鍵的高能量、低反應活性以及產物選擇性難以控制等問題,使該研究領域充滿挑戰。盡管烯烴復分解和臭氧分解等方法在烯烴轉化中取得了顯著進展,但通過C=C雙鍵斷裂使復雜分子重塑的方法仍然不夠成熟。
研究團隊圍繞“C=C雙鍵氮化反應”這一關鍵科學問題,歷經8年深入研究工作取得進展。石科院研究團隊在鈦硅分子篩晶內擴孔與鈦狀態調控的基礎上,將CuO納米簇高度分散于多級孔鈦硅分子篩的限域孔道中,成功制備出復合催化材料。CuO納米簇分布均勻,具有更多的暴露活性中心,顯著提升了催化效率。
基于上述催化材料,北京大學焦寧研究團隊通過精確控制疊氮自由基的高效引發和O-O鍵的均裂,高效地將C=C雙鍵轉化為C=O和C≡N鍵,實現了烯烴高效、高選擇性的雙鍵斷裂需氧氮化反應。
這一反應不僅適用于簡單烯烴底物,還能用于甾體、萜類和糖烯類等復雜分子的骨架重塑,展現出廣泛的適用性和高效的催化效率。非均相催化劑性能穩定且可循環使用,為有機化學與多相催化學科的交叉融合提供了典型范例。