中科院科學家在烷烴轉化研究中取得進展

烷烴價廉量廣，是石油和天然氣等石化資源的主要成分，目前在合成化學上利用率極低，主要作為燃料使用。發展新型方法將其轉化成高附加值的化學品具有重大的意義。然而簡單烷烴分子中無導向或活化基團，僅含低極性、高鍵能惰性C(sp3)-H鍵和C(sp3)-C(sp3)鍵，因此對烷烴分子化學鍵選擇性地活化具有高度挑戰性。直鏈醛和直鏈胺類化合物是工業上需求量巨大的合成中間體和原料，以烷烴為原料製備相應的醛和胺有重要的應用前景。目前從烷烴製備直鏈醛的報道較少，無論是基於光照的催化體系還是非均相的催化體系，效率均較低，選擇性差，且都易於生成副產物。而對於直鏈烷烴到直鏈胺的轉化目前還沒有過報道。

中國科學院科學家團隊——上海有機化學研究所金屬有機化學國家重點實驗室黃正課題組一直致力於烷烴的高效轉化研究。最近，該課題組設計了均相雙分子催化體系實現了直鏈烷烴到直鏈醛和胺的高效、高區域選擇性轉化。具體過程是烷烴首先在該課題組之前報道的PSCOP型銥催化劑（Angew. Chem., Int. Ed.2014,53, 1390）作用下進行烷烴脫氫反應，生成的內烯烴混合物經過後續的異構氫甲醯化反應和異構氫胺甲基化反應，實現了從直鏈烷烴到直鏈醛以及胺的轉化。

該雙分子催化體系對直鏈烷烴轉化成直鏈醛表現出了優秀的產率以及直鏈選擇性。當使用乙烯作為烷烴脫氫反應的氫氣接收體時，反應取得較高的催化轉化數（對銥和銠，TON值分別可達577和1110）。結合該課題組之前報道的直鏈烷烴到直鏈硅化合物的轉化(Nat. Chem.2016, 8, 157)，經過一次端位硅化反應和第二次端位羰基化反應，該課題組首次實現了烷烴兩次端位官能團化反應。合成的硅基取代的直鏈醛是製備含硅表面活性劑和硅樹脂的重要原料。通過改變第二步反應的配體，在外加不同胺源的條件下，該課題組首次實現了直鏈烷烴到不同直鏈胺化合物的轉化。相關工作於近期發表（J. Am. Chem. Soc.2018, 140, 4157），第一作者是上海有機所博士研究生湯鋅鋅。

上述工作得到國家自然科學基金會、科技部、中科院戰略性先導科技專項（B類）和上海市科委基礎研究領域項目的資助。

圖：直鏈烷烴到直鏈醛和直鏈胺的高選擇性轉化以及直鏈烷烴的兩次端位官能團化

（來源：中國科學院）

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