Новый фотокатализатор обеспечивает эффективное восстановление эфиров с помощью синего света

Важные новости

Новый фотокатализатор обеспечивает эффективное восстановление эфиров с синим светом

Многоэлектронное восстановление сложных эфиров, фотокатализируемое N-БАП. Фото: Синтаро Окумура

Сладкий запах клубники и других фруктов обусловлен химическим соединением под названием сложный эфир, который также содержится во многих жирах и полиэфирах. Это вездесущее соединение можно расщепить и получить желаемые спирты и другие химические вещества для использования в различных отраслях промышленности, включая фармацевтику и косметику, но этот процесс может оказаться дорогостоящим как с финансовой точки зрения, так и с точки зрения окружающей среды.

Теперь существует Команда исследователей из Национального института естественных наук (NINS) в Японии разработала новый подход, использующий свет в качестве источника энергии. Они опубликовали свои выводы 14 июня в Журнале Американского химического общества.

В химическом эксперименте с эфирами ученые, казалось бы, нелогично, чтобы расщепить или восстановить сложные эфиры, на самом деле добавляют к этому соединению электроны. Добавление электронов заставляет группы, составляющие сложный эфир, восстанавливаться до более основных компонентов. Традиционные методы восстановления сложных эфиров требуют избыточного количества высокореактивных и труднообрабатываемых металлических восстановителей.

Теперь исследователи изучают использование устойчивых фотокатализаторов. Известно, что фотокатализаторы или катализаторы, которые активируются при возбуждении светом, способствуют процессу переноса электронов между катализатором и органическими соединениями без использования высокореактивных металлических восстановителей.

Обычные фотокатализаторы, включающие дорогие и невозобновляемые благородные металлы, восстанавливают ограниченные органические соединения и обычно добавляют только один электрон к соединениям. Называемый одноэлектронным переносом (SET), процесс должен продолжаться несколько раз, пока не будет добавлено желаемое количество электронов для достижения целевого восстановления эфиров.

«В течение последнего десятилетия фотокаталитические реакции привлекли значительное внимание как желательные методы, подходящие для достижения Целей устойчивого развития ООН (ЦУР) в органическом синтезе», — сказал соавтор Синтаро Окумура, доцент Института молекулярных наук (IMS). ) НИНС.

«Фотокатализаторы способствуют окислительно-восстановительным реакциям, используя видимый свет в качестве источника энергии в отсутствие металлов-восстановителей. Однако фотокаталитические реакции посредством процесса многоэлектронного переноса менее развиты, поэтому фотокаталитическое восстановление сложных эфиров с образованием спиртов, для которого требуется четыре электрона, осталось неразвитым. Фотокаталитическое восстановление сложных эфиров с образованием спиртов является сложной задачей, поскольку требует беспрецедентного последовательного четырехкратного процесса SET», — сказал Окумура.

Чтобы реализовать этот четырехкратный процесс SET, исследователи разработали новый фотокатализатор, который они назвали «N-BAP». При облучении синим светом фотокатализатор инициирует реакцию с образованием химической группы, которая реагирует с водой, и второй химической группы на основе углерода. При добавлении оксалата, отрицательно заряженной молекулы, широко встречающейся в природе, в результате реакции можно быстро добавить четыре электрона, что приводит к образованию желаемых спиртов.

«Сочетание катализатора N-BAP с оксалатом в качестве бесследовый восстановитель позволяет быстро последовательное четырехэлектронное восстановление сложных эфиров с образованием анионов карбинола с последующим протонированием с образованием спиртов», — сказал Окумура.

«Эта работа может открыть новую трансформацию сложных эфиров и, как ожидается, будет способствовать к устойчивому обществу как экологически чистый органический синтез, подходящий для достижения ЦУР».

Дополнительная информация: Синтаро Окумура и др., Многоэлектронное восстановление сложных эфиров диазабензаценафтением Photoredox Catalyst, Журнал Американского химического общества (2024 г.). DOI: 10.1021/jacs.4c05272

Информация журнала: Журнал Американского химического общества

Предоставлено Национальными институтами естественных наук

Новости сегодня

Последние новости