David Milstein教授做客“合肥大师论坛” 2018-06-04

5月29日下午,以色列魏兹曼研究院有机化学教授,以色列国家科学学院和人文学院、美国国家科学院和德国国家科学院院士David Milstein教授访问我校并做客“合肥大师论坛”,为师生们做了精彩学术报告。报告会由化学与材料科学学院龚流柱教授和黄汉民教授主持。

 

 

 

在报告的开始,Milstein教授提出,未来催化反应发展的核心目标是实现环境友好的绿色化学,希望使用催化反应将烃类、氮气、二氧化碳、水等较为惰性的物质作为原料,解决水的分解、氢气的储存、高级生物质燃料的合成和二氧化碳浓度的控制等问题。

 

在报告中,Milstein教授着重介绍了基于Pincer型金属配合物的金属-配体协同催化反应的机理与应用。钌的Pincer型配合物可以实现对醇的脱氢反应,基于这类反应及其逆反应,Milstein教授课题组设计了一系列催化反应,例如用醇脱氢制备酯和酯加氢制备醇。他们进一步发现,这类反应可以很好地解决能源和环境问题。

 

 

首先,Milstein教授课题组开发了醇和水脱氢生成羧酸和氢气的反应。这不仅仅是没有外加氧化剂参与的氧化反应,而且实现了由水产生氢气。如果使用胺替代水参与反应,则可以直接由醇和胺制备酰胺乃至聚合酰胺(即合成纤维),包括尼龙-6、凯夫拉纤维等。用同类的反应还可以合成吡咯等杂环化合物。而用二甲亚砜等硫叶立德参与反应,可以直接由醇定向性地得到烯烃。这些反应都用醇实现了本来应该用醛进行的反应,不但节约了氧化剂,降低了成本,而且对环境更为友好。其次,Milstein教授介绍了基于脱氢反应逆反应的氢化反应,Milstein教授课题组使用这类反应实现了碳酸酯及碳酰胺氢化制备甲醇。这种反应相当于由二氧化碳合成甲醇,不但有利于能源问题的解决,也有助于缓解温室效应。紧接着,Milstein教授对上述反应进行了拓展。他介绍了用常见金属替代钌合成的催化剂,包括铁、钴、锰等;还介绍了“大范围”金属-配体协同的催化、用作醇的胺化、酰胺的合成等。

 

在报告的最后,Milstein教授介绍了Pincer型催化剂在生物质燃料的高级化和氢气储存方面的应用。乙醇热值较低,燃烧会产生大量水,对发动机造成损失。利用醇的脱氢反应可以合成接近汽油的较高级生物质燃料。而利用甲酸等物质的催化脱氢和加氢反应可以实现有机储氢,将氢气“液体化”。

 

 

报告结束后,老师和同学们就上述反应的相关问题与Milstein教授进行了热烈讨论,同学们纷纷表示受益匪浅。

 

 

(图/文 国际合作与交流部、化学与材料科学学院)


     
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