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2019-10-24
??胺類化合物作為常見的合成切塊在精細(xì)化工、藥物化學(xué)以及材料科學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。目前為止，全球每年大約有400萬噸胺類及其衍生物的生產(chǎn)量。根據(jù)美國亞利桑那大學(xué)教授Jón Njiarearson團(tuán)隊統(tǒng)計的“2015年全球銷售額前200位藥品”，約170種藥物分子包含氨基等含氮基團(tuán)。因此，硝基芳烴選擇性還原生產(chǎn)芳胺類化合物一直以來都是化學(xué)家們研究的熱點之一。其中貴金屬催化劑（Pd、Pt等）表現(xiàn)出極其優(yōu)異的催化性能，但對于硝基化合物分子中含有功能性官能團(tuán)，尤其是易還原的取代基團(tuán)，往往對目標(biāo)產(chǎn)物表現(xiàn)出極低的選擇性。
近日，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所研究員楊勇帶領(lǐng)的低碳催化轉(zhuǎn)化研究組以儲量豐富、生物兼容性強(qiáng)及環(huán)境友好的鐵鹽及竹筍為原料，通過硫原子摻雜策略開發(fā)出一條便捷環(huán)保、廉價高效的負(fù)載型單相黃鐵礦FeS2納米結(jié)構(gòu)催化劑（FeS2/NSC），實現(xiàn)功能性硝基芳烴高度選擇性還原制得苯胺類化物，并表現(xiàn)出目前文獻(xiàn)報道中基于非貴金屬多相催化劑最高的催化活性，且反應(yīng)條件溫和綠色（以水為溶劑，120oC, 2.0 MPa H2）。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在ChemSusChem，被選為VIP和期刊封面（圖1），并受邀作為Cover Profile對該工作的研究思路和該研究組進(jìn)行了報道。研究組職工段亞南為該論文第一作者，楊勇為通訊作者。
在催化劑開發(fā)過程中，通過大量控制實驗和條件優(yōu)化，實現(xiàn)N,S-雙原子共摻雜多級孔碳載體上高分散負(fù)載單相、均一尺寸黃鐵礦FeS2納米顆粒。該催化劑在水相中對不同官能團(tuán)取代的硝基芳烴，如鹵素、-C=O、-C=C、-CONH2、-ester、-CN等易還原官能團(tuán)表現(xiàn)出優(yōu)秀的反應(yīng)活性、選擇性以及催化性能穩(wěn)定性。同時，若干含有硝基基團(tuán)的藥物分子也可被高效高選擇性還原。最后，研究人員通過控制實驗、原位表征并結(jié)合理論計算揭示了N,S-雙原子共摻雜碳載體與FeS2納米顆粒間相互作用及載體的大比表面積和多級孔結(jié)構(gòu)特性有效促進(jìn)了硝基基團(tuán)高活性和高選擇性還原。
上述研究得到山東省重點研發(fā)計劃（2019GGX102075）和英國皇家學(xué)會“牛頓高級學(xué)者”基金（NAF-R2-180695）的資助。
申請專利：一種硫、氮摻雜負(fù)載鐵催化劑及其制備方法和應(yīng)用，申請?zhí)枺?01811364169.X。
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