近日，湖南大学王双印教授团队提出了一种使用氮氧化物和环己酮直接电合成环己酮肟的方法，收率接近100%，避免了使用高浓度羟胺溶液，展示了一种简单的绿色生产尼龙6前驱体的策略。
聚酰胺类材料是开发最早使用最广的热塑性工程材料，其中聚酰胺-6（尼龙6）广泛应用于纤维，工程塑料等领域。由于己内酰胺是尼龙6制备中的关键单体，每年己内酰胺的需求量仍在逐步增加，其产能已达到每年890万吨。传统的己内酰胺合成包括环己酮肟的制备和环己酮肟的贝克曼重排两个步骤。相比于简单的贝克曼重排反应，传统的环己酮肟的制备过程中需要使用到易爆炸的高浓度羟胺溶液，因此有必要开发出一种更加高效安全的策略从氮氧化物和环己酮直接合成环己酮肟。
近几年来，电催化合成通过电子代替传统的氧化还原试剂，直接合成高附加值产物，加速了有机电合成工艺的复兴。在前期关于硝酸根还原和有机物还原研究的基础上，湖南大学邹雨芹教授发展了一种从氮氧化物和环己酮直接电合成环己酮肟的方法，并且提出了一种如何从促进C-N偶联关键中间体积累的角度设计高效C-N偶联催化剂的策略。
通过密度泛函理论，微分电化学质谱，原位同步辐射红外等手段，高效电催化合成环己酮肟的催化剂必须具有良好的积累吸附羟胺和吸附环己酮两种关键中间体的能力。在铁和钯上的产物选择性测试证明了铁的确是电合成环己酮肟的高效电催化剂，基于此，作者在流动池上实现了环己酮肟的克级制备，证明了该方法在工业放大中的潜力。在该工作中，作者不仅设计了一种更加安全高效的从氮氧化物和环己酮直接电合成尼龙前驱体的策略，并且提供了一种从中间体积累的角度设计C-N偶联反应高效电催化剂的新思路。
该研究成果发表于国际化学领域权威期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）。该论文共同第一作者为湖南大学博士研究生吴彦栋，通讯作者为湖南大学化学化工学院邹雨芹教授。研究工作得到了国家自然科学基金委员会的资助。
来源：化工院
责任编辑：蒋鼎邦
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