生物质转化中C―O/C―C键的活化断裂

Sustainable fuels and chemicals are receiving unprecedented attention worldwide in the context of achieving global carbon neutrality. Biomass, as the only natural and sustainable carbon-based source, shows great potential in addressing our current environmental/energy problems and in creating a carbon-neutral society. Lignocellulosic biomass is made up of basic structural units containing C―O/C―C bonds, and the catalytic cleavage of these C―O/C―C bonds is the key for biomass valorization; thus, garnering considerable attention in the past decade. This viewpoint begins with a brief report on the current status of catalytic activation/cleavage of C―O/C―C bonds during biomass conversion, and then goes on to discuss the key challenges experienced and possible strategies that can be implemented using cooperative catalysis. Our goal is not to provide a comprehensive overview of the activation/cleavage of the C―O/C―C bonds in biomass, but rather to highlight the core questions and challenges related to this process and the requirements for future investigations. We selected several representative C―O/C―C bonds in carbohydrates and lignin to discuss their catalytic mechanism in terms of total/selective bond cleavage, and then present our own insights for future studies. Therefore, this article mainly discusses the following two aspects: (1) The activation and cleavage of C―O bonds, which includes total and selective C―O bond cleavage in furan-based fuel precursors and lignin. When aiming to produce liquid fuels, including alkanes and arenes from biomass, the total cleavage of C―O bonds is essential. During the hydrodeoxygenation (HDO) of furan-based fuel precursors, various C―O bonds need to be cleaved, especially the C―O bond of each tetrahydrofuran ring, which has the highest bond energy. When compared with the total HDO of fuel precursors, the removal of the phenolic hydroxyl groups in lignin to produce arenes is more challenging because of the competition between the over-hydrogenation of the benzene rings and the cleavage of phenolic C―O bonds. The selective or partial cleavage of C―O/C―C bonds to form highly functionalized chemicals has recently attracted great interest and is believed to be a dynamic future research avenue. For example, the production of phenol from lignin or lignin-model compounds, through the selective removal of methoxy groups and para-side-chain groups, while preserving the phenolic hydroxyl groups, has been extensively explored in the past few years. (2) The other important aspect of this article is the cleavage of the C―C bonds in carbohydrates and lignin. The cleavage of carbohydrate C―C bonds occurs via retro-aldol condensation, which produces propylene glycol, ethylene glycol, ethanol, and lactic acid. The cleavage of C―C bonds in lignin is challenging because the bond energy of the C―C bonds is generally higher than that of the C―O bonds in lignin. Therefore, in this section, we discuss the cleavage of the strongest 5―5' bond in lignin. Finally, some subjective perspectives and future directions are provided, also highlighting several major challenges in this field.      

可见光诱导C—N键断裂构建C—C键的研究进展

近年来,可见光促进的光化学有机转化引起了广大有机化学家的兴趣.相比于传统方法,利用可见光作为可再生能源的光氧化还原催化已被证明是一种温和而强大的工具,可以通过单电子转移(SET)过程促进有机分子的活化.在许多天然产物的结构中存在大量的氨基功能团,同时氨基也是一些药物分子和功能材料的重要结构单元.因此,通过对这些物质分子中的C—N键进行活化而进行C—C键形成的偶联反应,则可以对该类化合物进行有效的结构修饰,从而得到具有多种结构及功能化的化合物.因此,这方面的研究现已成为了有机合成的一个重要研究领域.综述了近年来通过可见光促进C—N键断裂及其在C—C键形成反应研究中的应用研究成果,讨论了代表性的例子及其反应机制.     

生物质转化中C―O/C―C键的活化断裂

生物质作为自然界中唯一可持续的有机碳来源,在解决环境和能源问题、创建一个碳中和的社会方面展现出巨大的潜力。木质生物质是由具有C―O/C―C键的基本结构单元构成的高分子化合物,活化、断裂这些C―O/C―C键是生物质高值化利用的关键,因此在过去十年中受到了广泛的关注。本文首先简要综述了生物质转化中C―O/C―C键催化断裂的现状,主要关注C―O/C―C键断裂的关键挑战和现有策略。我们的目标不是全面概述C―O/C―C键活化断裂的现况,而是提出与C―O/C―C键断裂相关的核心问题并且对未来的研究作出展望。我们选择了碳水化合物和木质素中几种具有代表性的C―O/C―C键来讨论它们在不同情况下协同催化断裂的机理,然后对未来的研究提出自己的见解。     

金催化的C—C偶联反应研究进展

近年来金催化剂作为一种温和的π路易斯酸展现了其独特的催化性能,已经成为有机化学研究的热点之一.综述了近年来金催化的碳碳偶联反应,并对其以后在氧化还原反应方面的应用进行探讨.     

C50富勒烯及其二聚物C100、C101的光学性质

运用B3LYP方法在6-31G*基组水平上对C50富勒烯以及它的两个不同二聚物C100、C101的几何构型进行了全优化. 在优化所得构型的基础上, 采用TDB3LYP方法在3-21G*基组水平上对其激发态性质、电子吸收光谱进行了研究, 根据计算得到的态态间跃迁偶极矩和跃迁能等数据, 结合使用态求和公式进一步计算得到了它们不同光学过程中的三阶非线性极化率. 结果表明, 当C50富勒烯二聚以后, 其电子吸收光谱的最大波长吸收峰发生了明显的红移, 三阶非线性极化率有了较大的提高. 其中, [5,5]-[5,5]哑铃型二聚物C101有着比[2+2]闭环型二聚物C100更大的三阶非线性极化率.     

锰催化的C?C键生成反应研究进展

迄今为止,贵金属(铑、钯、钌等)在过渡金属催化的碳碳键生成反应中发挥着主导作用,然而使用廉价金属催化剂更符合可持续发展的要求。锰是地壳中含量排第三位的过渡金属,价格便宜,环境危害性小,有潜力成为贵金属催化剂的替代品并发挥其自身独特的反应性。尽管锰参与的当量反应有大量文献报道,目前锰催化的反应尤其是碳碳键生成反应的发展还不成熟,如何实现高效的催化循环是锰催化领域面临的主要难题之一。本文对锰催化的付-克烷基化反应、格氏试剂的酰化反应、偶联反应、碳金属化反应、自由基反应和碳氢键活化反应进行了综述。     

C60的加成反应

富勒烯化学是以全碳分子球烯为母体的新兴有机化学领域，在材料、医学及立体化学合成方法等方面具有广泛的应用和发展前景。本文综述了Ｃ６０的加成反应，较全面地展示了富勒烯的化学性质。     

富勒烯C60／C70的制备化学

评价了富勒烯制备化学的研究与进展，阐述了未来工业规模生产富勒烯的发展动向与前景，着重对有机合成制备Ｃ６０的研究进行了探讨。     

C60和C70的分子及晶体结构

本文较详细地介绍了Ｃ６０、Ｃ７０的各种光谱、波谱、Ｘ射线衍射结果及Ｃ６０、Ｃ７０单晶体的培养方法,说明了Ｃ６０、Ｃ７０的分子构型及晶体结构和相变特点。     

金属复分解闭环反应合成C=C键的研究进展

金属复分解反应是合成C=C键的有效方法,被广泛地用于合成各种类型的化合物,特别是碳环、杂环化合物以及天然产物的合成。本文综述了近年来金属复分解反应合成C=C键的最新研究进展。参考文献31篇。     

球烯－C60和C70的纸制模型

球烯－Ｃ_（６０）和Ｃ_（７０）的纸制模型曹玲华，刘育亭（新疆大学化学系８３００４６）球烯－Ｃ６０和Ｃ７０是具有固定组成和特殊结构的碳素多面体原子簇，是继金刚石和石墨之后，新发现的碳的同素异形体［１，２］。由于它特殊的结构和形态，已引起人们高度的重视。...     

生物催化用于C—C键的立体选择性合成

C—C键的立体选择性形成是有机合成化学的重要方面. 生物催化剂的立体选择性是它们的主要优势之一, 用酶催化C—C键形成已引起了广泛关注. 总结了生物转化中C—C键形成的最新应用, 着重讨论了醛缩酶和转酮醇酶生物催化剂的应用.     

Stereoselective synthesis of C15C24 and C25C30 fragments of dolabelides

The stereocontrolled synthesis of a C15C24 fragment of dolabelides is reported. The C19 and C21 hydroxyl-bearing stereocenters were installed using ruthenium-mediated asymmetric hydrogenations of cyclic hemiketal 4 and β-keto ester 7. The C25C30 portion of dolabelides was prepared as well by ring opening of chiral epoxy alcohol 12 to set up the C27 stereogenic center.     

C70的臭氧氧化与C70O的光谱

Ｃ７０的臭氧氧化与Ｃ７０Ｏ的光谱＊李文兰（南开大学吸附与分离功能高分子国家重点实验室天津３０００７１）郝策吴师滕启文赵学庄（南开大学化学系天津３０００７１）唐敖庆封继康（吉林大学理论化学研究所长春１３００２３）关键词Ｃ７０Ｏ臭氧氧化ＵＶ－ｖｉｓ谱ＩＮ...     

C60的化学修饰

C_(60)分子中含Pyracylene结构。具有苯环烯烃、共轭烯烃的性质。本文讨论了它的加成反应(包括卤化,胺化等),Friedel—Crafts反应,氧化反应,Diels—Aider反应,成络反应,自由基反应和还原反应的进展。参考文献52篇。     

维生素C的测定

随着化学科学的发展,化学与人类生活的关系愈益密切。在中等化学教育中综合应用化学学科知识,开展丰富多彩的课外活动,将能够提高中学生、中师生学习化学的兴趣,培养能力、拓宽其知识面,从而加深对课堂所学知识的理解。     

富勒烯C60、C70的超分子化学

介绍了富勒烯Ｃ６０、Ｃ７０与环糊精、冠醚、杯芳烃等主体形成超分子的进展和一些潜在的应用前景。     

α-β不饱和醛中C=C和C=O键选择加氢的研究进展

α－β不饱和醛中Ｃ＝Ｃ和Ｃ＝Ｏ键选择加氢的研究进展杨树武徐江辛勤１）（中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室大连１１６０２３）关键词α－β不饱和醛选择加氢贵金属催化剂分类号Ｏ６４３．３２随着催化学科的发展，控制反应的选择性变得越来越重要，...     

维生素C的化学实验

通过实验让学习者了解维生素C的酸性和还原性;了解几种常见蔬菜和水果中维生素C的含量及人体摄入维生素C应注意的事项。     

晶态C60,K3C60,K6C60的能带计算

本文用紧束缚法的ＥＨＭＯ三维晶体轨道程序进行计算求得了Ｃ６０，Ｋ３Ｃ６０和Ｋ６Ｃ６０的能带结构，并得到了一系列过去未曾见过报导的原子投影态密度、轨道、原子重叠布据、原子电荷、轨道矢量等数据。从这些能带图中可以充分说明三种物质的区别，并可解释Ｋ３Ｃ６０的超导性和Ｃ６０与Ｋ６Ｃ６０的绝缘性。