方案簡介

催化是研究化學反應的能壘和速率受到其他物質(zhì)影響的學科。通常在異相催化過程中，催化底物（反應物）是在催化劑的表面上發(fā)生反應的，這其中涉及了一系列吸附、輸運、化學反應、脫附等過程。催化研究通常包含以下的內(nèi)容：

催化劑的結(jié)構(gòu)，尤其是表面結(jié)構(gòu)；

底物在催化劑表面的物理吸附、化學吸附以及擴散過程；

催化劑、底物和吸附結(jié)構(gòu)的譜學表征；

催化劑的活性和選擇性的評估，這主要涉及反應機理的可靠驗證

吸附的熱力學和動力學

催化劑的結(jié)構(gòu)，尤其是表面結(jié)構(gòu)

底物在催化劑表面的物理吸附、化學吸附以及擴散過程

在化學反應時間和空間尺度范圍內(nèi)研究擴散和結(jié)構(gòu)變化

譜學表征

催化劑、底物和吸附結(jié)構(gòu)的譜學模擬，并與實驗進行對照，更好的進行結(jié)構(gòu)解析

模擬分子、塊體、吸附結(jié)構(gòu)等的紫外可見光譜、紅外光譜、拉曼光譜、核磁共振譜等

反應機理研究和速率估算

搜索可能的反應路徑，觀察、研究反應過程

反應速率研究工具，可以根據(jù)勢壘直接估算反應速率

使用基于力場的分子動力學，探索未知反應

催化劑活性評估

反應機理可靠性驗證

催化劑的活性和選擇性的評估

特殊催化體系

電催化。使用獨特的模型可以在電場存在的情況下研究金屬電極表面的反應機理，預測催化活性

光催化。研究表面能級和催化底物能級之間的排列，以及它們之間的電荷轉(zhuǎn)移可能性，探索光催化機理

科學家利用鈷催化劑實現(xiàn)醚的羰基化轉(zhuǎn)化

近日，中國科學院大連化學物理研究所催化羰基化研究組研究員吳小鋒團隊在醚的羰基化反應方面取得新進展，發(fā)展出一種鈷催化劑，實現(xiàn)了醚類化合物的胺化羰基化反應。該策略從簡單的醚出發(fā)，在鈷催化作用下構(gòu)建了結(jié)構(gòu)豐富的α-酰胺基取代的醚。

醚類化合物廣泛存在于生物質(zhì)、化學原料和精細化學品中，是生產(chǎn)增值化學品和生物質(zhì)衍生化學品的大宗化學原料。醚類及其相關單元的存在可改變母體分子的物理化學性質(zhì)，此外，在藥物設計中，環(huán)醚被經(jīng)常用作蛋白酶抑制劑來對抗病毒。然而，由于醚固有的惰性，醚類化合物的羰基化反應尚未實現(xiàn)。鈷是一種應用廣泛的廉價金屬催化劑，但較少被用在羰基化反應中，原因在于一氧化碳趨向于與鈷金屬緊密配合，而得到穩(wěn)定的羰基鈷配合物，以及鈷催化劑的活性對添加的用于調(diào)整反應活性的配體不敏感等。因此，實現(xiàn)醚類化合物的羰基化反應頗具挑戰(zhàn)。

致力于各種不同羰基化反應的研究。本研究中，科研團隊在前期工作的基礎上，發(fā)展出一種新穎的羰基化策略——利用惰性醚作為羰化底物、廉價金屬鈷作為催化劑，在二叔丁基過氧化物存在下，實現(xiàn)醚類化合物的羰基化反應。研究利用該策略，構(gòu)建了一系列α-酰胺基取代的醚類衍生物，并獲得了中等收率的可市售藥物阿夫唑嗪。

相關研究成果以Cobalt-Catalyzed Direct Aminocarbonylation of Ethers: Efficient Access to α-Amide Substituted Ether Derivatives為題，發(fā)表在《德國應用化學》上。研究工作得到王寬誠教育基金等的支持。