研究人员将电合成选择性从16%提高至97%——ScienceDaily

首尔国立大学的研究人员发现，有机电合成的成功在很大程度上取决于局部pH值——即电极附近的酸性或碱性。对这一环境的控制使目标化合物生成的选择性从约16%提高至97%，ScienceDaily报道。

电极附近的酸度

在电化学反应过程中，质子的生成或消耗速度可能快于其在溶液中的移动速度。因此，电极旁薄层中的pH值可能与整个溶液中的数值存在显著差异。根据该团队的估算，在总体呈中性条件下，阴极附近的环境pH值可能达到11，而阳极附近则可能达到pH 2.5。

这些差异会影响活性氧物种的形成、起始分子的性质以及最终产物的稳定性。科学家还分析了自2010年以来发表的600多篇有机电合成研究论文，发现其中约89%描述了涉及电子和质子转移的反应。

具有电解液流动的反应器

为控制局部pH值，研究人员改变了反应器设计：缩短电极间距，并确保电解液在两者之间流动。这旨在减少阳极附近的过度酸性和阴极附近的碱性。在测试条件范围内，随着流速增加，产物生成速率提高了约14倍。将电极间距从20毫米缩短至4毫米，使其提高了约2.2倍。

更多最新消息请关注 UA.News Telegram 频道 Telegram.

该方法在拜耳—维立格氧化反应中进行了测试，在该反应中，酮被转化为酯或内酯。该团队没有使用单独添加的过氧化物氧化剂，而是利用氧气和电力生成活性氧物种。同位素标记证实，产物中的氧原子来自气态氧，而非水。

内酯和环氧化物

在优化条件下，科学家从18种不同的酮合成了内酯。ε-己内酯的产率为82%；该化合物是生产一种聚合物的原料，这种聚合物尤其用于手术缝线和药物递送系统。该方法还被用于从六种烯烃中获得环氧化物。

研究结果发表在《美国化学会志》上。作者指出，该技术在能够评估其工业应用之前，还需要进一步优化并在更大规模上进行测试。