CO既是有毒有害氣體,也是一種常見的C1化學(xué)資源,具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值,其轉(zhuǎn)化一直是多相催化中的熱點(diǎn)問(wèn)題。工業(yè)化上一般通過(guò)費(fèi)托合成過(guò)程直接將CO和H2(合成氣)轉(zhuǎn)化為甲醇。烷基芳香烴類是一種非常重要的化學(xué)品,廣泛應(yīng)用于化工、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、香料等領(lǐng)域,它可通過(guò)甲醇等在酸性催化劑作用下烷基化芳香烴類來(lái)制備。如果能省去費(fèi)托合成甲醇的這一間接高能耗過(guò)程,用CO與芳香烴類通過(guò)烷基化反應(yīng)直接合成,將為CO的轉(zhuǎn)化利用以及烷基芳香烴類的制備提供新的思路。
在該項(xiàng)工作中,徐君副研究員及王秀梅博士等通過(guò)調(diào)控鋅元素改性ZSM-5沸石分子篩的氧化性及表面酸性,實(shí)現(xiàn)了CO與苯催化生成甲苯的反應(yīng)。原位固體核磁共振研究發(fā)現(xiàn),CO可以作為一種烷基化試劑與苯發(fā)生烷基化反應(yīng),反應(yīng)過(guò)程中,CO通過(guò)甲氧基中間體提供了甲苯中甲基上的碳原子,苯提供了甲苯的苯環(huán)。以往的研究通常認(rèn)為CO只能作為羰基化試劑在多種催化過(guò)程提供羰基基團(tuán),該工作報(bào)道的CO可作為烷基化試劑參與目標(biāo)有機(jī)物制備的研究結(jié)果,豐富了CO作為C1原料的用途,也為高附加值化學(xué)品的合成提供新途徑。
在前期工作中,該研究組利用原位核磁共振技術(shù)結(jié)合其他多種譜學(xué)技術(shù),揭示了沸石分子篩催化劑上甲烷、一氧化碳活化與轉(zhuǎn)化的反應(yīng)機(jī)理(Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 3850;Chem. Sci. 2012, 3, 2932;J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 6762;J. Phys. Chem. C, 2013, 117, 4018)。
該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、中國(guó)科學(xué)院以及武漢市晨光計(jì)劃的支持。
