化工院王雙印教授團隊在電催化合成尼龍6前驅體的研究中獲得新進展

近日，2003网站太阳集团王雙印教授團隊提出了一種使用氮氧化物和環己酮直接電合成環己酮肟的方法，收率接近100%，避免了使用高濃度羟胺溶液，展示了一種簡單的綠色生産尼龍6前驅體的策略。

聚酰胺類材料是開發最早使用最廣的熱塑性工程材料，其中聚酰胺-6（尼龍6）廣泛應用于纖維，工程塑料等領域。由于己内酰胺是尼龍6制備中的關鍵單體，每年己内酰胺的需求量仍在逐步增加，其産能已達到每年890萬噸。傳統的己内酰胺合成包括環己酮肟的制備和環己酮肟的貝克曼重排兩個步驟。相比于簡單的貝克曼重排反應，傳統的環己酮肟的制備過程中需要使用到易爆炸的高濃度羟胺溶液，因此有必要開發出一種更加高效安全的策略從氮氧化物和環己酮直接合成環己酮肟。

近幾年來，電催化合成通過電子代替傳統的氧化還原試劑，直接合成高附加值産物，加速了有機電合成工藝的複興。在前期關于硝酸根還原和有機物還原研究的基礎上，2003网站太阳集团鄒雨芹教授發展了一種從氮氧化物和環己酮直接電合成環己酮肟的方法，并且提出了一種如何從促進C-N偶聯關鍵中間體積累的角度設計高效C-N偶聯催化劑的策略。

通過密度泛函理論，微分電化學質譜，原位同步輻射紅外等手段，高效電催化合成環己酮肟的催化劑必須具有良好的積累吸附羟胺和吸附環己酮兩種關鍵中間體的能力。在鐵和钯上的産物選擇性測試證明了鐵的确是電合成環己酮肟的高效電催化劑，基于此，作者在流動池上實現了環己酮肟的克級制備，證明了該方法在工業放大中的潛力。在該工作中，作者不僅設計了一種更加安全高效的從氮氧化物和環己酮直接電合成尼龍前驅體的策略，并且提供了一種從中間體積累的角度設計C-N偶聯反應高效電催化劑的新思路。

該研究成果發表于國際化學領域權威期刊《德國應用化學》（Angewandte Chemie International Edition）。該論文共同第一作者為2003网站太阳集团博士研究生吳彥棟，通訊作者為2003网站太阳集团鄒雨芹教授。研究工作得到了國家自然科學基金委員會的資助。