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南開大學“鐵催化”本科生團隊開發“空氣-鐵鹽催化體系”開創綠色有機合成新途徑
來源: 南開大學新聞網發稿時間:2021-05-31 15:30

  南開新聞網訊(通訊員 張思彤 王政林)近日,南開大學“鐵催化”學生科研創新團隊發現了一種在温和條件下、無需外加化學氧化劑就能產生自由基的新方法,並將此方法應用到有機合成中最難發生反應的惰性甲基和亞甲基的修飾和轉化上,實現了廉價金屬鐵在構建碳-碳、碳-雜鍵上的多項突破。團隊緊貼國家重大戰略需求,深度挖掘常見、廉價金屬鐵鹽等催化劑在有機合成中的應用,同時研發高效、高選擇性、超低“三廢”排放的空氣氧化體系,支持我國生態文明建設。

  

圖:用“鐵-空氣”實現了新化學鍵的構建

  

圖:空氣氧化法在合成中的應用

  “鐵催化”團隊由南開大學化學學院2017級、2018級、2019級8名本科生組成,由南開大學化學學院高級工程師徐大振指導。團隊成員克服了繁重的學習壓力,在課餘時間走進實驗室,積極參與有機化學研究工作,揮灑自己對化學學科的熱愛。經過一年多的努力,“鐵催化”團隊創新性地開發了“空氣-鐵鹽”催化體系,在温和條件下用過渡金屬鐵鹽催化的交叉偶聯反應,實現了sp3C-C、sp3C-O、sp3C-S、sp3C-N的構建,在《Angew. Chem. Int. Ed.》、《Green Chemistry》等國際頂尖期刊上以第一作者身份發表多篇論文,累計影響因子達到36。此外,“鐵催化”團隊受到德國化學家Paul Knochel邀請,對其科研成果寫了“SYNPACTS”文章[Synlett, 2020, 31(18), 1753.],這是該期刊創刊以來,首次邀請本科生團隊撰寫亮點評述文章。


  “鐵催化”團隊研究的催化氧化方法用途十分廣泛,與現有的一些合成烯烴的人名反應相比更綠色、高效,能夠運用到各種高附加值及大宗化學品的合成生產中,比如製備IRAP酶抑制劑、抗神經母細胞瘤藥物、抗乳腺癌藥物、抗瘧疾藥物和吡啶配體等。此外,“空氣-鐵鹽”催化體系在化工企業生產中具有非常好的應用價值,得到了對接企業的高度評價,“不但可以用全新的技術路線生產化工品,還可緩解由於氧化反應中氧化劑被還原後,產生幾倍量副產品及高濃度COD廢水的‘卡脖子’問題”。團隊研究的新方法在化工生產中,可以避免重金屬催化劑的使用、降低能耗、減少污染性副產品產生,讓我國的化工行業綠色發展向世界先進水平又邁出一大步。

編輯:韋承金

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