烯烴氧化制備含氧化合物是一類重要的工業(yè)反應，其氧化產物包括醛、酮、1,2-二酮、環(huán)氧化合物等，這類氧化產物在合成香料、醫(yī)藥中間體、涂料、油漆等方面具有廣泛應用。目前，工業(yè)生產及實驗室中應用比較成熟的烯烴氧化反應包括臭氧氧化、Wacker氧化、Lemieux-Johnson、烯烴環(huán)氧化反應等，上述策略往往需要使用儲量低、價格昂貴、毒性大的貴金屬催化劑，或需要當量甚至是過量的重金屬、高碘化合物作為氧化劑，反應條件苛刻、操作復雜、催化活性低、選擇性差，制約了烯烴氧化反應在工業(yè)生產中的應用。

　　前期，中國科學院青島生物能源與過程研究所研究員楊勇帶領的低碳催化轉化研究組以可再生生物質為C和N源及廉價的Fe(NO3)3、PPh3為金屬前驅體和磷源，通過便捷高效的制備工藝，構建了一種兼有氧化性和Lewis酸性的雙功能鐵基納米結構催化劑Fe@NPC-T（T代表煅燒溫度）；以環(huán)氧化合物為中間體，通過反應條件的調控能夠使反應路徑在分子內Meinwald重排和分子間親核進攻之間進行有效切換，實現了烯烴到酮和1,2-二酮等重要合成砌塊分子的高效轉化（ACS Catal. 2020, 21, 222.）。

　　基于對上述催化體系的認識，該研究組以醛和酮為原料，通過縮合生成不飽和羰基化合物，隨后在雙功能Fe基納米結構催化劑作用下進行環(huán)氧化、分子內Meinwald重排和串聯(lián)氧化實現1,2-二酮化合物的高效制備。相比于以往的成果，該催化體系以更廉價易得的醛、酮為原料，以更綠色的過氧化氫為氧化劑，為1,2-二酮開發(fā)了新的高效且綠色的合成方法。相關研究結果發(fā)表于Green Chem., 2021, 22, 651，并被選為Back Cover進行重點介紹。近期，研究組繼續(xù)以末端烯烴為底物，進一步拓展了雙功能Fe基納米結構催化劑的應用，實現了溫和條件下α-酮酸的高效、綠色制備。相關研究成果發(fā)表于Org. Lett., doi.org/10.1021/acs.orglett.1c02021。

　　通過上述催化劑創(chuàng)制和反應路徑的設計，該研究組實現了烯烴綠色、高效催化氧化轉化制備醛、酮、1,2-二酮和α-酮酸，進一步完善了烯烴氧化向多種含氧化合物的合成路徑（圖2）。研究工作得到山東省自然科學基金、國家自然科學基金、 英國皇家學會“牛頓高級學者”等資金的支持。

圖1.雙功能鐵基納米結構催化劑催化烯烴氧化轉化制備含氧化合物

圖2.烯烴氧化制備含氧化合物路徑拼圖