南开大学突破：氧化还原反应助力新材料合成

南开大学突破：氧化还原反应助力新材料合成

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来源

1.

https://news.sciencenet.cn/htmlpaper/2024/4/2024421742252498654.shtm

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https://wiki.antpedia.com/article-2689771

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https://www.kxmicroflow.com/weihua/200.html

近日，南开大学汪清民教授课题组在氧化还原反应领域取得重要突破，他们开发了一种通过光氧化还原、钴和Brønsted碱催化实现支链α-烯烃脱氢烯丙基酰胺化的新方法。这一成果不仅为氧化还原反应在新材料合成中的应用提供了新的思路，也为可持续的能源和环境处理技术开辟了新的途径。

烯丙基酰胺结构广泛存在于天然产物、药物和农用化学品中，是合成高附加值有机骨架分子和材料的重要中间体。传统的烯丙基酰胺化反应通常需要严格的无水和厌氧条件，且贵金属催化剂的高成本和化学计量的氧化剂产生的化学废物限制了其实际应用。

汪清民教授课题组的研究成果发表于Advanced Science，他们创新性地将光氧化还原催化、钴催化和Brønsted碱催化三种催化体系相结合，实现了温和条件下的支链α-烯烃脱氢烯丙基酰胺化反应。这一方法具有以下显著优势：

1. 反应条件温和：在室温下进行，无需严格控制水分和氧气
2. 催化剂成本低：使用钴肟作为催化剂，避免了贵金属的使用
3. 反应效率高：目标产物的分离产率高达76%
4. 底物适用范围广：对多种官能团具有良好的兼容性

除了在有机合成中的应用，氧化还原反应还在能源材料的合成中发挥着重要作用。例如，通过氧化还原反应可以制备高性能的电催化剂、光催化剂和电池材料。

1. 电催化剂：通过氧化还原反应可以制备高效的析氧反应（OER）和析氢反应（HER）催化剂，用于电解水制氢。例如，掺杂过渡金属的氧化物或氢氧化物可以显著提高催化活性。

2. 光催化剂：氧化还原反应在光催化水分解制氢和光催化二氧化碳还原中具有重要应用。通过调控催化剂的能带结构和表面性质，可以提高光催化效率。

3. 电池材料：在锂离子电池和钠离子电池中，正极材料的制备往往涉及氧化还原反应。例如，通过氧化还原反应可以制备高容量的富锂锰基正极材料。

南开大学汪清民课题组的研究成果展示了氧化还原反应在新材料合成中的巨大潜力。未来，随着对氧化还原反应机理的深入理解，我们可以期待更多创新性的应用：

1. 开发新型催化剂：通过设计具有特定电子结构的催化剂，可以实现更高效的氧化还原反应。

2. 拓展应用领域：除了有机合成和能源材料，氧化还原反应还可以应用于环境治理、生物医学等领域。

3. 实现绿色合成：通过优化反应条件和催化剂设计，可以实现更环保、更经济的材料合成过程。

南开大学汪清民课题组的研究成果不仅为氧化还原反应在新材料合成中的应用提供了新的思路，也为可持续的能源和环境处理技术开辟了新的途径。随着研究的深入，我们有理由相信，氧化还原反应将在新材料合成中发挥越来越重要的作用。