纳米金的绿色催化特性
多相Au催化在清洁合成化学品中已引起了大量关注,主要原因是它具有以下几个方面的显著特点:(1)由于Au对众多活泼小分子固有的“弱”吸附特性,使得对涉及O2、H2、CO、H2O等重要小分子活化与转化的相关催化反应在温和条件下得以进行,且无需加入危险、有害的化学试剂。( 2 ) 小尺寸A u 对活泼小分子及诸如等N = O 及N=C等极性官能团间的共吸附可诱发一些传统材料所不具有的“协同”及“耦合”催化作用,在某些情况下可提供更简短的反应历程,并将副反应发生降至最低程度。(3)通过有效调控Au尺寸/形貌及其与具“酸碱”及“氧化/还原”特性的催化载体间的相互作用,优化催化界面的微结构,可实现对特定复杂分子的“一步”简约合成。上述特性使得人们近年来对利用Au催化实现生物质资源的高值化利用也表现出极大兴趣。
硝基化合物的还原是有机合成中非常重要的一类反应,除了可以得到胺类化合物以外,还可用于合成多种不同的含氮化合物如亚硝基、肟、羟胺、氧化偶氮、偶氮等。这些含氮化合物在我们的日常生活及工业领域中都有着非常广泛的应用。一般认为芳香硝基化合物的还原是通过Haber机理进行(图 2)25,即硝基在还原剂存在条件下经过亚硝基和羟胺生成胺类化合物。除了这条直接加氢路径外,碱性条件往往有利于间接缩合路径的发生,即亚硝基和羟胺在碱作用下在催化剂表面生成氧化偶氮,进一步还原为偶氮类化合物。综上所述,硝基化合物还原反应历程十分复杂,还原产物众多,因此选择合适的还原体系及反应条件,使还原反应停留在某一中间阶段,高选择性得到某一中间产物具有极大挑战性。纳米金在硝基还原方面展现的高选择性及催化活性成为了当下研究的重点。
不饱和π键体系的选择还原是合成药物、香料、食品添加剂等高附加值产品的重要中间步骤。近年来对纳米Au催化的选择加氢等相关研究表明,Au相较于传统铂族金属在控制反应选择性方面独具优势,而如何克服Au对分子H2固有的弱吸附及活化能力低所导致的低反应活性成为纳米Au催化选择加氢研究所面临的核心问题。