Nat Commun：水促进室温下空气高选择性氧化苯生成苯酚

Nanoyu

2023-07-23

苯酚是塑料和药品合成中最重要的精细化学中间体之一，市场规模约为30b美元，商业化生产是通过苯两步选择性氧化，在腐蚀性酸性介质中需要高能量输入(高温和高压)，并造成严重的环境问题。

近日，伦敦大学学院唐军旺教授报道了原子包裹铜的钯纳米粒子已经成功地锚定在P25上。

文章要点

1）优化后的样品对苯酚的选择性最高，为92.6%，生成速率为4833 umol g⁻¹ h⁻¹。同时，Pd_0.006Cu_0.002/P25(相对于最外层的铜物种)获得了超过100,000吨的最高产量(或2.7 S⁻¹的TOF)。

2）根据结构表征、同位素标记、动力学分析、光谱测量和密度泛函理论计算，Pd-Cu共修饰样品的优异活性可以归因于P25向Pd-Cu纳米结构的有效空穴转移。水作为促进剂对苯酚的高选择性也是至关重要的。更重要的是，Pd-Cu纳米结构能够控制苯酚而不是联苯的选择性，为C-H键的断裂开辟了一条新的低能途径，避免了苯基物种的二聚化。

3）此外，悬浮系统中优化的界面反应策略可以产生自然保护高价值产品免受过度氧化的氧化剂贫乏环境。该反应很有可能在商业上可用的连续搅拌釜式反应器中放大。

这种新颖的光催化剂和反应体系的设计方案可以为高度对称的分子的选择性转化开辟一条经济的途径。

参考文献

Xie, J., Li, X., Guo, J. et al. Highly selective oxidation of benzene to phenol with air at room temperature promoted by water. Nat Commun 14, 4431 (2023).

DOI：10.1038/s41467-023-40160-w

https://doi.org/10.1038/s41467-023-40160-w