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化工学院王博教授团队在Environmental Chemistry Letters期刊发表高水平研究论文

发布人:时间:2022-06-28浏览:

近日,山东科技大学化工学院王博教授团队在次磺酰胺/二硫化合物的电化学脱氢偶联绿色催化领域取得了新进展。相关成果以“High‑efciency synthesis of sulfenamides and disulfdes by electrochemical dehydrogenative coupling”为题发表在国际知名学术期刊Environmental Chemistry Letters(最新IF 13.615)。

背景介绍

工业上,次磺酰胺化合物的合成主要通过次氯酸钠氧化法,生产过程产生大量高浓度的含盐废水,处理成本高,直接排放对环境造成压力。二硫化合物主要通过双氧水氧化硫醇合成,简单高效却常常伴随过度氧化的情况。如何使用绿色环保的试剂以及方法合成这两类工业中常见的化合物,是急需解决的问题。

文章亮点

课题组通过筛选各类催化剂以及适合的反应条件,发现当利用廉价的碘化钾为催化剂是,以电催化的方式可以高效地绿色制备次磺酰胺/二硫化合物。绝大多数产物的产率均可达到99%,实现了次磺酰胺/二硫化合物的高效绿色合成。

反应途径

在阳极碳棒上,KI中的I-失电子,化学价升高被电极氧化为I2,生成的I2一方面可以氧化硫醇形成不稳定的[R-S-I]中间体,并与胺反应形成次磺酰胺化合物,这是主要的反应途径,也有一部分[R-S-I]中间体没有与胺反应,生成二硫化合物R-S-S-R,其在高浓度的胺与持续产生的I2溶液中不能稳定存在,继续转化为次磺酰胺化合物。在反应过程中,脱落下来的H+会移动到阴极得电子以H2的形式释放,而I-则会在阳极失电子,继续参与反应的进行。整个反应中的驱动力是电流,KI作为反应的“桥梁”使反应向正确的方向进行,得到的唯一副产物是氢气,原料几乎可以完全转化,因此是一种高效绿色的合成方法。因此,此反应进行的关键为碘元素在体系中的循环以及脱落的H+得电子生成氢气排出体系(图1)。

图1 反应机理

该研究得到了国家自然科学基金项目21868011、国家重点研发计划项目2017YFC1103800和山东科技大学人才计划项目“山海英才”的资助。2019级硕士研究生张童为论文第一作者,王博教授为论文通讯作者。

文章链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s10311-022-01459-0

文章DOI:https://doi.org/10.1007/s10311-022-01459-0


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