有机定制合成网

上海凯康镁科技有限公司 电话:021-51009326 化合物定制询价
专注化合物定制合成服务

ChemCatChem:酰胺在TiO2表面上水解的催化机制

香港城市大学化学系彭咏康教授课题组以地壳中储量丰富的二氧化钛(TiO2)作为催化剂,揭示了酰胺在TiO2表面上水解的催化机制。



0

图示:(上)金红石相TiO2表面的空间分布及其在乙酰胺水解中的活性。(下)(001)和F-(001)表面酰胺水解的关键步骤。

酰胺类化合物广泛存在于生物分子中,也广泛应用于聚合物、医药和农药的合成。水解蛋白质中的酰胺键有利于探索其结构,在工业领域可利用酰胺水解过程生产高附加值的羧酸。然而,活化酰胺中共振稳定的C-N键是一个巨大挑战。在过去的几十年,研究人员报道了过渡金属复合物和固体催化剂催化酰胺水解的情况。这些催化剂通常情况下都具有Lewis酸(LA)位点;这些研究表明,当催化剂同时具有Lewis酸(LA)位点和Brönsted酸(BA)位点时,则会表现出更优的活性。


地壳中储存有丰富的金红石型二氧化钛(anatase TiO2),其广泛应用于各个领域。过去十年来,虽然金红石型二氧化钛的(101)晶面、(001)晶面和氟改性的(001)晶面(F-(001))的物理化学性质得到了详细且深入的研究,但是它们在酰胺水解中的构效关系依然尚未被探索。


彭咏康教授团队以乙酰胺为模型化合物,观察到带有高能量的(001)面在低至25°C的温度下即可催化水解乙酰胺,而F-(001)面则需要超过70°C的温度才能够催化该水解反应。热力学稳定的(101)面在所有测试温度下都没有活性(测试温度最高达95°C)。表面研究表明,(001)面上仅具有LA位点,乙酰胺在该表面上的水解遵循传统LA催化途径(如图示蓝色区域)。将(001)面进行氟改性后,得到的F-(001)面为了达成电荷平衡会引入BA位点,这些BA位点同时也被表面的氟所稳定。令人惊讶的是,在F-(001)面上进行的乙酰胺水解反应并没有期待中的LA和BA的协同作用发生。相反,BA的存在阻碍了水解过程中的离去基团和氢氧根离子的形成(如图示红色区域)。与(001)面相比,F-(001)面上的反应活化能增加了一倍。

文信息

Room Temperature Amide Hydrolysis Enabled by TiO2 (001) Surface

Quan Wang, Guohan Sun, Zhanping Xiao, Yung-Kang Peng


ChemCatChem

DOI: 10.1002/cctc.202301585

有机定制合成网 » ChemCatChem:酰胺在TiO2表面上水解的催化机制

咨询化合物定制合成与纳米材料 提供技术支持和售后服务

咨询定制合成 购买化合物产品
在线营销
live chat
no cache
Processed in 0.731607 Second.