含硝基咔唑类有机电催化剂的合成及其对醇的电催化氧化

有机小分子的电催化氧化是催化领域的一个重要研究内容.通过醇的选择性氧化合成相应醛或酮类化合物在精细化学品和有机化学中间体的合成领域均具有十分重要的意义.有机电催化合成用电子代替强氧化还原剂,可以使反应在比较温和的条件下进行.但在直接电氧化合成反应中,电极表面容易生成有机聚合物膜,使电极钝化,电流效率急剧下降.而在电子转移媒质作用下的有机电催化反应不仅可以避免电极表面钝化,还可以控制目标产物的过度氧化.三芳胺类化合物是一类新型的电氧化还原媒质,由于其具有较宽的电化学氧化还原电位已引起研究者的广泛关注.咔唑类化合物相比于三芳胺类具有更好的平面性,使得取代基效应更为显著.咔唑类化合物被广泛作为荧光材料,但用于电化学方面的研究很少.本文通过在咔唑类化合物中引入具有强吸电子性的硝基以提高该类化合物的氧化电位,并将其作为有机电催化媒质,采用间接电化学氧化的方式,在室温下研究醇的电化学催化氧化反应,合成相应醛类化合物.
　　我们合成了三种含硝基咔唑类有机电催化剂,通过1H NMR对其结构进行了鉴定.采用循环伏安法测试了该类有机电催化剂的电化学氧化还原性能.发现取代基的电子效应对有机电催化剂的氧化还原电位及电化学氧化还原可逆性有很大的影响,供电子基(–OCH3)的引入使氧化电位负移(0.717 V),吸电子基(–Br)的引入使氧化电位明显正移(1.282 V).同时,取代基的引入有效改善了有机电催化剂的电化学可逆性,从而可以作为有效的电氧化还原媒质应用于电化学氧化反应中.而当把化合物中的NO2还原为NH2后,咔唑类化合物的电化学氧化还原可逆性完全消失,表明硝基的引入对咔唑类有机电催化剂的电化学性能有很大的影响.
　　循环伏安结果发现,在咔唑类硝基化合物的作用下,对甲氧基苯甲醇(p-MBzOH)的电化学氧化峰电位从1.350 V降至1.286 V,表明可以在较低电位下进行电解,有效降低了电氧化反应的能耗,同时氧化峰电流明显增加,说明该类有机电催化剂对p-MBzOH具有良好的电催化性能.随着p-MBzOH浓度的增加,氧化峰电流也明显增大,说明在咔唑类有机电催化剂的作用下, p-MBzOH可以在比较高的浓度下进行电化学氧化电解.通过对不同对位取代基的苯甲醇类化合物进行循环伏安研究,发现含硝基咔唑类化合物对具有较高氧化电位的反应底物均表现出良好的电催化氧化性能.
　　在含硝基咔唑类有机电催化剂的氧化电位(1.28 V)和室温下,对不同浓度的p-MBzOH进行恒电位电解6 h,发现当催化剂的用量为底物的2.5 mol%时, p-MBzOH可以完全转化为相应的醛类目标产物.而且恒电位电解后分离回收的含硝基咔唑类有机电催化剂仍具有良好的电化学氧化还原可逆性.     

铁（Ⅱ）配位聚合物电致变色材料研究进展

电致变色是一种响应外部电刺激而发生颜色变化的现象,材料可以在不同的氧化还原状态之间进行可逆切换,从而在可见光或近红外区域产生新的吸收带。迄今为止,电致变色材料主要包括过渡金属氧化物、过渡金属配位聚合物、紫罗精、有机共轭聚合物等。过渡金属配位聚合物类电致变色材料兼具无机材料和有机材料的优点,具有广泛的应用前景。铁配位聚合物具有良好的氧化还原性质和丰富的电子跃迁,是一类性能优异的电致变色材料。本文综述了铁金属配位聚合物类电致变色材料的研究进展,主要从有机配体的臂形、种类和间隔基团等方面进行分类阐述。     

山西炼焦煤中有机硫模型化合物介电性质研究

利用XPS分析方法表征煤中有机硫组分,选择与煤中有机硫结构相关的模型化合物,通过同轴传输反射法测试模型化合物介电性质,为微波脱除煤中有机硫的应用提供理论依据。研究表明,山西高硫炼焦煤中有机硫主要以三种形态赋存:硫醇(醚)类、噻吩类和(亚)砜类。三类有机硫模型化合物对微波能吸收最强频段基本在9-12GHz范围内,在理论上,该频段是在微波作用下脱除煤中有机硫的最佳频率条件。当模型化合物中具有不同有机含硫基团时,在低频段对微波的响应值得深入研究。     

氮杂环化合物对苄醇电氧化的催化媒介作用研究进展

将芳香醇选择性地氧化为相应的羰基化合物(醛或酮)一直是化学研究人员面临的挑战之一。有机电合成技术中的间接电氧化法是进行芳香醇电氧化反应的常用方法,其中通过调控有机媒质结构是提高醇氧化选择性的一种有效途径。本文综述了几类含不同框架的有机媒质及其在醇的电化学氧化转化中的应用,介绍了这几类有机媒质的结构及其在间接电氧化反应中的作用机制,并进一步阐述了如何提高有机媒质的稳定性、溶解性和催化活性,实现醇的可控氧化转化。     

由亲水和疏水硅胶制备的Co/Ru/SiO2催化剂的表征及催化性能研究

以亲水硅胶Degussa A300和疏水硅胶Degussa R106作为催化剂载体，采用等体积浸渍法制备了一系列钴基催化剂。利用MS、XRD、BET、FT-IR、TPR等手段考察了载体热稳定性，催化剂表面物相结构和还原性能等物化性能。结果表明，载体表面有机基团对催化剂中Co3O4尺寸大小有影响，有机基团对载体表面羟基的取代使得金属钴与载体的作用力减弱，有利于金属团聚为较大的颗粒。费-托反应结果表明，亲水硅胶性制得的催化剂通过后处理引入甲基后，造成催化剂活性下降，C18+的选择性下降，但使烃分布集中在C5～C18，这是由于表面甲基的空间位阻作用不利于反应中的吸附过程和链增长过程。由疏水载体制备的催化剂虽然钴颗粒较大，但是由于催化剂制备过程中部分有机基团的烧结，对催化剂活性产生了较大的负面影响，使催化活性降低，重质烃选择性明显降低。     

用剩余电负性值法确定苯环上取代基的类型

自1895年Holleman总结出亲电芳香取代定位规律之后,根据大量事实,人们对苯的一取代所引起的亲电取代反应有所认识,把取代基分为邻对位定位基(即第一类定位基)和间位定位基(即第二类定位基),并对定位基使新导入基团定位的情况也有所了解。如何判断苯环上原有取代基属于哪一类定位基,已有不少定性的经验规律。一元取代苯的再取代,苯环上原有基团的定位能力往往取决于这个定位基对苯环π_6~6环状共轭体系的贡献大     

苯并噻唑偶氮苯类试剂的进展

苯并噻唑偶氮苯类试剂是杂环偶氮类有机试剂的一个重要分支,是分析化学中常用的一类显色剂。与吡啶偶氮类试剂相比,虽然其灵敏度总的来说不太高,但较易合成和提纯;另外,由于噻唑核比吡啶核酸性强,加之苯环与噻唑环形成p-π共轭,共轭体系增大,使其选择性大为提高。同时,由于在并苯环及偶氮环上一些特殊取代基的引入,使其灵敏度也大为提高。关于这类试剂结构与性能关系的研究指出,灵敏度方面起重要作用的是偶氮基的对位基团,而选择性方面起重要作用的是偶氮基的邻位分析官能团。刘毅平等对1975～1985年间有关此类试剂的研究文献作过概述。本文拟在上述基础上就1985年以来,新合成的此类试剂及其性质和在吸光光度分析法中的应用等作一简要综述。     

无机多核过渡金属氰化物薄膜修饰电极的新进展

本文对普鲁士兰类无机多核过渡金属氰化物薄膜化学修饰电极的近年发展及其在电催化，电色效应，离子选择性电极和生物活体分析等方面的应用进行了评述，引用文献50篇。     

C60系列螺亚甲基衍生物的电化学性质

考虑到在生物、新型材料等方面的应用，采用循环伏安(CV)的方法，系统研究了11个C60螺亚甲基衍生物的电化学性质. 分析比较了螺碳原子上所连不同基团的性质及链的长度等因素对C60得电子能力的影响.结果发现，引入推电子基团，如烷基，会使C60得电子能力降低，第一个还原电位有较大的负移；引入具有拉电子性质的基团，如羧酸酯基，则会部分抵消由于C60共轭结构被破坏而引起的电位负移，结果使得电位负移值减少.增加引入基团链的长度对C60的得电子的能力影响较小.同时，对于因电化学反应所引起的异构化而使还原峰发生分裂的现象作了解释.     

含硝基咔唑类有机电催化剂的合成及其对醇的电催化氧化（英文）

有机小分子的电催化氧化是催化领域的一个重要研究内容.通过醇的选择性氧化合成相应醛或酮类化合物在精细化学品和有机化学中间体的合成领域均具有十分重要的意义.有机电催化合成用电子代替强氧化还原剂,可以使反应在比较温和的条件下进行.但在直接电氧化合成反应中,电极表面容易生成有机聚合物膜,使电极钝化,电流效率急剧下降.而在电子转移媒质作用下的有机电催化反应不仅可以避免电极表面钝化,还可以控制目标产物的过度氧化.三芳胺类化合物是一类新型的电氧化还原媒质,由于其具有较宽的电化学氧化还原电位已引起研究者的广泛关注.咔唑类化合物相比于三芳胺类具有更好的平面性,使得取代基效应更为显著.咔唑类化合物被广泛作为荧光材料,但用于电化学方面的研究很少.本文通过在咔唑类化合物中引入具有强吸电子性的硝基以提高该类化合物的氧化电位,并将其作为有机电催化媒质,采用间接电化学氧化的方式,在室温下研究醇的电化学催化氧化反应,合成相应醛类化合物.我们合成了三种含硝基咔唑类有机电催化剂,通过~1H NMR对其结构进行了鉴定.采用循环伏安法测试了该类有机电催化剂的电化学氧化还原性能.发现取代基的电子效应对有机电催化剂的氧化还原电位及电化学氧化还原可逆性有很大的影响,供电子基(–OCH~3)的引入使氧化电位负移(0.717 V),吸电子基(–Br)的引入使氧化电位明显正移(1.282 V).同时,取代基的引入有效改善了有机电催化剂的电化学可逆性,从而可以作为有效的电氧化还原媒质应用于电化学氧化反应中.而当把化合物中的NO~2还原为NH~2后,咔唑类化合物的电化学氧化还原可逆性完全消失,表明硝基的引入对咔唑类有机电催化剂的电化学性能有很大的影响.循环伏安结果发现,在咔唑类硝基化合物的作用下,对甲氧基苯甲醇(p-MBzOH)的电化学氧化峰电位从1.350 V降至1.286 V,表明可以在较低电位下进行电解,有效降低了电氧化反应的能耗,同时氧化峰电流明显增加,说明该类有机电催化剂对p-MBzOH具有良好的电催化性能.随着p-MBzOH浓度的增加,氧化峰电流也明显增大,说明在咔唑类有机电催化剂的作用下,p-MBzOH可以在比较高的浓度下进行电化学氧化电解.通过对不同对位取代基的苯甲醇类化合物进行循环伏安研究,发现含硝基咔唑类化合物对具有较高氧化电位的反应底物均表现出良好的电催化氧化性能.在含硝基咔唑类有机电催化剂的氧化电位(1.28 V)和室温下,对不同浓度的p-MBzOH进行恒电位电解6 h,发现当催化剂的用量为底物的2.5 mol%时,p-MBzOH可以完全转化为相应的醛类目标产物.而且恒电位电解后分离回收的含硝基咔唑类有机电催化剂仍具有良好的电化学氧化还原可逆性.     

Suspending Ion Electrocatalysts in Charged Metal–Organic Frameworks to Improve the Conductivity and Selectivity in Electroorganic Synthesis

Electroorganic synthesis is an environmentally friendly alternative to traditional synthetic methods; however, the application of this strategy is heavily hindered by low product selectivity. Metal–organic frameworks (MOFs) exhibit high selectivity in numerous catalytic reactions; however, poor conductivity heavily limits the application of MOFs in electroorganic synthesis. To realize the electrocatalytic application of MOFs in selective electroorganic synthesis, a practically applicable strategy by suspending ion electrocatalysts in charged MOFs is herein reported. This approach could markedly improve the product selectivity in electroorganic synthesis. In the electrocatalytic oxidative self‐coupling of benzylamine experiments, the imine product selectivity is markedly improved from 61.3 to 94.9 %, when the MOF‐based electrocatalyst is used instead of the corresponding homogeneous electrocatalyst under the identical conditions. Therefore, this work opens a new route to improve the product selectivity in electroorganic synthesis.     

A Multifunctional Microfluidic Platform for High-Throughput Experimentation of Electroorganic Chemistry

Electroorganic synthesis is a promising tool to design sustainable transformations and discover new reactivities. However, the added setup complexity caused by electrodes in the system impedes efficient screening of reaction conditions. Herein, we present a microfluidic platform that enables automated high-throughput experimentation (HTE) for electroorganic synthesis at a 15-microliter scale. Two HTE modules are demonstrated: 1) the rapid electrochemical reaction condition screening for a radical–radical cross-coupling reaction on micro-fabricated interdigitated electrodes, and 2) measurements of kinetics for mediated anodic oxidations using the microliter-scale cyclic voltammetry. The presented modular approach could be deployed for a range of other electroorganic chemistry applications beyond the demonstrated functionalities.     

Electrochemical synthesis of 5-substituted-2-amino (substituted amino)-1,3,4-oxadiazoles at the platinum electrode

The electroorganic synthesis of 5-substituted-2-amino-1,3,4-oxadiazoIes from semicarbazone and 5-substituted-2-amino (substituted amino)-1,3,4-oxadiazoles from acylhydrazines and isothiocyanates were carried out at platinum electrode. This is an environmentally benign method in the field of electroorganic reactions under controlled potential electrolysis at platinum electrode in an undivided cell. The use of a non-aqueous solvent and supporting electrolyte facilitate cyclization on platinum electrode in this technique. The details of this synthetic method are described in the text.     

Catalysis of Cascade and Multicomponent Reactions of Carbonyl Compounds and CH Acids by Electricity

This review is concerned with modern trends in the use of electrochemically induced chain reactions in cascade and multicomponent electroorganic synthesis. The review summarizes the data on the use of electrochemically induced chain reactions in cascade and multicomponent organic synthesis, which were published mainly in the last decade.     

电解合成芳香醛类化合物的研究进展

综述了电解合成芳香醛类化合物的研究进展情况,介绍了新技术在有机电解合成中的应用及发展趋势,着重对超声波技术在电解合成中的运用进行了评述。     

阳极氰化反应的研究进展

本文综述了近30年来阳极氰化反应在有机电合成中的应用,主要回顾了阳极氰化胺、阳极氰化杂环化合物和阳极氰化芳香化合物的研究.此外,还报道了乳化技术在阳极氰化反应中的应用.     

Building functionalized peptidomimetics: new electroauxiliaries and the use of a chemical oxidant for introducing N-acyliminium ions into peptides

[reaction: see text] The removal of electroauxiliaries from peptide substrates with chemical oxidants has been examined as a method for inserting N-acyliminium ions into the peptides. To this end, it was found that both 4-methoxyphenyldimethylsilyl and 2,4-dimethoxyphenyldimethylsilyl electroauxiliaries were readily cleaved with the use of ceric ammonium nitrate. Of the two groups, the 2,4-dimethoxyphenyldimethylsilyl electroauxiliary was the most labile under the oxidative conditions. The oxidation reactions were shown to be compatible with the use of a solid-phase substrate.     

Organocatalyzed anodic oxidation of aldehydes

A method for the catalytic formation of electroauxiliaries and subsequent anodic oxidation has been developed. The process interfaces N-heterocyclic carbene-based organocatalysis with electro-organic synthesis to achieve direct oxidation of catalytically generated electroactive intermediates. We demonstrate the applicability of this method as a one-pot conversion of aldehydes to esters for a broad range of aldehyde and alcohol substrates. Furthermore, the anodic oxidation reactions are very clean, producing only H(2) gas as a result of cathodic reduction.     

成对电合成技术

本 文主要 介绍作者 在成对电 合成技 术的研究 成果,结 合研究实 例,介绍 了工艺条 件如电极材 料、电流 密度及电 解温度 等的优化 选择以 为同行参 考;并 将成 对电 合成 技术 归纳 分类, 开拓成对有 机电合 成思路,促 进有机 电合成技 术的发 展．     

有机电化学合成简谈

本文简要介绍了有机电化学合成的体系,研究方法和技术及主要特征。以C=C类物质为例介绍了有机电化学合成中的各类反应,并以己二腈的电合成为例介绍了相应的工业化应用。试图以CO2的电化学固定利用为例介绍了有机电化学合成的研究动向。