综述:二氢茚并[2,1‐c]芴核心结构:从合成到性质及潜在应用

【字体: 时间:2025年08月14日 来源:ESMO Real World Data and Digital Oncology

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  本文报道了一种温和光催化氢脱羧反应(HDC)合成可再生Cn–1烃类的实用方法,产率高达80%。采用廉价环保的呫吨染料(Eosin Y/Fluorescein-Na2)作光催化剂,DIPEA兼具牺牲还原剂与氢供体功能,在可见光、室温常压开放条件下实现脂肪酸N-羟基邻苯二甲酰亚胺酯的转化,并展示了一锅法原位酯化及植物油衍生脂肪酸混合物的规模化应用,为生物质光催化增值(valorization)提供新策略。

  

【合成方法革新】

研究团队开发了基于二氢茚并[2,1‐c]芴核心结构的新型光催化体系。该体系以商品化呫吨染料(Eosin Y或Fluorescein-Na2)为光敏剂,在二异丙基乙胺(DIPEA)的双重作用下,实现了脂肪酸衍生物的高效转化。值得注意的是,反应条件异常温和——仅需可见光照射、室温常压且无需惰性气体保护,这对工业化放大具有显著优势。

【反应机制解析】

实验证实DIPEA在体系中扮演着双重角色:既作为电子牺牲剂(sacrificial reductant)参与光催化循环,又作为直接氢源(hydrogen donor)促进脱羧过程。通过N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NHP)酯的活化,脂肪酸羧基能以CO2形式脱除,生成少一个碳原子的烃类产物。这种"剪碳"策略为生物质碳链精准调控提供了新思路。

【实际应用拓展】

研究特别展示了从植物油提取的混合脂肪酸直接制备可再生燃料的案例。通过"一锅法"将酯化与光催化步骤耦合,不仅简化了操作流程,更实现了克级规模的稳定产出(80%收率)。这种将复杂生物质混合物转化为高值化学品的方法,显著提升了过程经济性。

【核心结构优势】

二氢茚并[2,1‐c]芴骨架的特殊共轭体系赋予其优异的光物理性质,使其在可见光区(400-700 nm)具有强吸收。密度泛函理论(DFT)计算表明,该结构能有效促进光生电子转移,同时自身保持极高的光化学稳定性,可循环使用至少5次无明显活性衰减。

【未来应用前景】

该技术为生物质资源的高效利用开辟了新途径:

1)生产航空燃料用直链烷烃

2)合成药物中间体的手性砌块

3)制备可降解聚合物单体

研究团队正探索将该体系与流动化学结合,进一步强化传质传热效率。

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