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Electrochemical CO2 fixation with amines to synthesize α-amino acids
Chem Catalysis ( IF 11.5 ) Pub Date : 2024-10-22 , DOI: 10.1016/j.checat.2024.101158 Yimeng Cao, Jun Chen, Chunmei Ding, Ying Zhang, Haibo Chi, Yan Liu, Can Li
Chem Catalysis ( IF 11.5 ) Pub Date : 2024-10-22 , DOI: 10.1016/j.checat.2024.101158 Yimeng Cao, Jun Chen, Chunmei Ding, Ying Zhang, Haibo Chi, Yan Liu, Can Li
α-Amino acids (α-aa) play a significant role in pharmaceutical and chemical industries. Here, we reported an electrochemical tandem system that couples the anodic dehydrogenation of amines and the cathodic carboxylation of imines. Based on a designed Lewis acid (LA)-enriched CeO2 with indium (denoted as In-CeOx) as cathodic electrocatalysts, we achieved 82% and 92% yields of stable imines and α-aa in a membrane-separated cell system, respectively. In a membrane-free system, quaternary or cyclic α-aa could be directly obtained from amines and CO2 with up to 83% yield. Mechanistic investigations have elucidated that the incorporation of indium (In) yields elevated levels of LA sites. These enhanced LA sites play a pivotal role in facilitating the capture and activation of imines. This function of In-CeOx, coupled with CO2 activation mediated by In species, is proven to be crucial for achieving high reactivity and selectivity in the cathodic carboxylation reaction.
中文翻译:
用胺电化学固定 CO2 合成 α-氨基酸
α-氨基酸 (α-aa) 在制药和化学工业中发挥着重要作用。在这里,我们报道了一种电化学串联系统,该系统耦合了胺的阳极脱氢和亚胺的阴极羧化。基于设计的富含路易斯酸 (LA) 的 CeO2,以铟(表示为 In-CeOx)作为阴极电催化剂,我们在膜分离的电池系统中分别实现了 82% 和 92% 的稳定亚胺和 α-aa 产率。在无膜体系中,季铵盐或环状 α-aa 可直接从胺和 CO2 中获得,产率高达 83%。机制调查阐明,铟 (In) 的掺入会产生高水平的 LA 位点。这些增强的 LA 位点在促进亚胺的捕获和激活方面起着关键作用。In-CeOx 的这种功能与 In 物种介导的 CO2 激活相结合,被证明对于在阴极羧化反应中实现高反应性和选择性至关重要。
更新日期:2024-10-22
中文翻译:
用胺电化学固定 CO2 合成 α-氨基酸
α-氨基酸 (α-aa) 在制药和化学工业中发挥着重要作用。在这里,我们报道了一种电化学串联系统,该系统耦合了胺的阳极脱氢和亚胺的阴极羧化。基于设计的富含路易斯酸 (LA) 的 CeO2,以铟(表示为 In-CeOx)作为阴极电催化剂,我们在膜分离的电池系统中分别实现了 82% 和 92% 的稳定亚胺和 α-aa 产率。在无膜体系中,季铵盐或环状 α-aa 可直接从胺和 CO2 中获得,产率高达 83%。机制调查阐明,铟 (In) 的掺入会产生高水平的 LA 位点。这些增强的 LA 位点在促进亚胺的捕获和激活方面起着关键作用。In-CeOx 的这种功能与 In 物种介导的 CO2 激活相结合,被证明对于在阴极羧化反应中实现高反应性和选择性至关重要。