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从芳烃到芳胺:焦宁研究团队在《Nature Chemistry》上报道大宗化学原料利用新突破

发布日期:2018-10-30 08:44:34点击:

 

20181029日,国际著名学术期刊《Nature Chemistry》在线刊登了我室焦宁研究团队题为“From Alkylarenes to Anilines via Site-Directed Carbon-Carbon Amination”的突破性成果该研究开发了芳烃类大宗化工原料的新用途,通过惰性的碳碳键转化为苯胺类化合物的制备提供了新的合成思路,有望为医药、材料等领域重要的基础原料芳胺及环己酮的制备提供新策略、新工艺。

苯胺作为重要的有机合成子和基本的化工原料,广泛应用在染料、医药、农药、炸药、香料、橡胶硫化促进剂等领域中。由其制得的化工产品有300多种,其中合成的享有“第五大塑料”之称的新型有机高分子材料聚氨酯的应用领域涉及轻工、化工、电子、纺织、医疗、建筑、建材、汽车、国防、航天、航空等重要行业。目前全球对苯胺年需求量高达500万吨以上,因此发展高效的苯胺合成方法具有很重要的合成意义及应用前景。而环己酮作为己内酰胺和尼龙的重要前体,全球年需求量也达到500万吨。传统的工业方法需要不同的工艺分别制备这两种重要的化工产品,而且反应条件苛刻。焦宁研究团队利用他们的“氮合反应”策略(Acc. Chem. Res. 2014, 47, 1137),创新性地实现了烷基芳烃经过碳碳键断裂引入氮原子、氧原子的新途径,同时解决了传统硝化/还原方法中富电子取代苯胺的选择性以及缺电子苯胺的合成难题(图1),特别是首次完成了环己基苯转化为苯胺和环己酮的新反应,从而为石油产品中碳氢化合物的高附加值转化和利用开发了新的工艺(图1)。

 

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1 烷基芳烃碳碳键胺化新方法

 

C-C键是组成有机化合物最基本的化学键,其高键能长期以来限制了烷基芳烃的转化,基于C-C键的活化一直受到化学家的广泛关注,是最具挑战性的研究领域之一。该工作成功实现了大宗化工原料经过碳碳键断裂高效高选择性地转化为高附加值化工产品的目标。木质素广泛存在于植物体中,是自然界第二大丰富可再生的碳源型芳香性高聚物,一直被视为造纸工业的废弃物,该方法能够有效的从木质素中提取有用的芳香环片段,为木质素的降解以及高附加值化合物的提取提供了重要的手段(图2a);其温和高效的反应性使得该方法可以用于复杂分子及药物的合成与修饰,为药物先导化合物的发现及新药创制提供了简洁高效的合成基础(图2b)。

 

图2.jpg 

  2 碳碳键胺化方法在木质素降解及药物合成中应用

 

15级博士研究生刘建忠为该论文的第一作者。该项研究受科技部973项目、国家自然科学基金委重点项目等项目资助。

  

【焦宁教授简介】

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焦宁教授长期致力于发现廉价、简洁、高效、绿色的化学药物及其中间体合成新方法,服务于新型、多样性化合物库的简单、高效构建,以及药物和天然产物的后期修饰和新药发现,提出碳氢化合物的氮合反应策略,突破氧气活化及利用瓶颈,通过氮合反应、氧合反应实现药物活性中间体的绿色、高效合成及修饰,取得了多项创新性成果。获批发明专利9项;以责任作者在国际高水平期刊发表论文150余篇,论文累积他引9200余次,h因子57,受到国内外广泛关注,并受邀在国际著名的Gordon Conference(戈登会议)等国内外学术会议做邀请报告70余次。先后Roche Chinese Young Investigator Award2014)、中国均相催化青年奖(2013)、Thieme Journal Award2013)、中国药学会青年药物化学奖、和中国化学会青年化学奖等多项资助和奖励,2015年入选英国皇家化学会会士。自2011以来,先后任Chin. J. Chem.副主编、中国化学会公共安全化学专业委员会委员、中国药学、Sci. Rep.Nat. Prod. against Cancer、和Heterocycl. Commun.等杂志编委。先后获得中组部青年拔尖人才(2012)、国家杰出青年基金(2013)、教育部长江学者特聘教授(2015)、科技部-中青年科技创新领军人才(2016)、百千万人才工程国家级人选(2017)、有突出贡献中青年专家(2017)等多项学术荣誉。 

 

(编辑:宋书香)