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我院“铁催化”学生团队开发 “空气-铁盐催化体系”开创绿色有机合成新途径
2021-06-07  

近日,我院“铁催化”学生团队开创了“空气-铁盐”催化体系,实现了C-C键和C-X键的构建新的方法学研究,开创了绿色有机合成新途径。团队紧贴国家重大战略需求,深度挖掘常见、廉价金属铁盐等催化剂在有机合成中的应用,同时研发高效、高选择性、超低“三废”排放的空气氧化体系,支持我国生态文明建设。

“铁催化”团队由2017级、2018级及2019级8名学生组成,由学院高级工程师徐大振指导。团队成员克服了繁重的学习压力,在课余时间走进实验室,积极参与有机化学研究工作,挥洒自己对化学学科的热爱。经过一年多的努力,“铁催化”团队创新性地开发了“空气-铁盐”催化体系,在温和条件下用过渡金属铁盐催化的交叉偶联反应,实现了sp3C-C、sp3C-O、sp3C-S、sp3C-N的构建,在《Angew. Chem. Int. Ed.》、《Green Chemistry》等国际顶尖期刊上以第一作者身份发表多篇论文。此外,“铁催化”团队受到德国化学家Paul Knochel邀请,对其科研成果写了“SYNPACTS”文章[Synlett, 2020, 31(18), 1753.],这是该期刊创刊以来,首次邀请本科生团队撰写亮点评述文章。

图1:用“铁-空气”实现了新化学键的构建

图2:空气氧化法在合成中的应用

“铁催化”团队研究的催化氧化方法用途十分广泛,与现有的一些合成烯烃的人名反应相比更绿色、高效,能够运用到各种高附加值及大宗化学品的合成生产中,比如制备IRAP酶抑制剂、抗神经母细胞瘤药物、抗乳腺癌药物、抗疟疾药物和吡啶配体等。此外, “空气-铁盐”催化体系在化工企业生产中具有非常好的应用价值,得到了对接企业的高度评价,“不但可以用全新的技术路线生产化工品,还可缓解由于氧化反应中氧化剂被还原后,产生几倍量副产品及高浓度COD废水的‘卡脖子’问题”。团队研究的新方法在化工生产中,可以避免重金属催化剂的使用、降低能耗、减少污染性副产品产生,让我国的化工行业绿色发展向世界先进水平又迈出一大步。


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