【催化】湖南大学王双印/邹雨芹团队JACS：硝酸盐和甲醛电催化C-N偶联环化制备乌洛托品

主要观点总结

本文报道了湖南大学邹雨芹/王双印团队通过开发富含Cu空位的电化学氧化衍生铜（e-OD-Cu）催化剂，实现了高效合成乌洛托品。该过程为“电化学-化学”串联过程，为构建多重C-N键提供了一种电化学策略，相关成果发表在J. Am. Chem. Soc.上。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

乌洛托品在国防工业、医药、食品、塑料、橡胶等领域有广泛应用，但其传统有机合成依赖于高温高压下的哈伯工艺。近年来，电化学C-N偶联反应引起关注，特别是利用废物或天然丰富分子作为N源构建C-N键的偶联反应。

关键观点2: 研究创新

湖南大学团队开发出e-OD-Cu催化剂，在-0.30 V RHE下实现了高效合成乌洛托品（产率：76.8 %, 法拉第效率：74.9 %）。

关键观点3: 研究方法

作者采用XRD、XPS、SEM、TEM等物理化学方法对c-OD-Cu和e-OD-Cu的组成成分和形貌结构进行分析，并通过原位SR-FTIR、原位XAS、OCP测试和DFT计算对反应过程进行解析。

关键观点4: 研究结果

研究发现，e-OD-Cu上的偶联反应途径是串联的“电化学−化学”过程，且在整个过程中都存在Cu空位。Cu空位增强了硝酸盐和甲醛的吸附，减缓了*C H 2 =NH的加氢反应。

关键观点5: 研究价值

该研究为构建多个C−N键和实现成环反应提供了一种绿色的电化学策略，具有潜在的应用价值。

文章预览

注：文末有本文 科研思路分析 含有C-N键的化合物，如药物中间体和天然化学产物，由于其独特的结构和性质而尤为重要。乌洛托品（HMTA）被广泛应用于国防工业、医药、食品、塑料、橡胶和其他领域，但其传统有机合成依赖于在高温高压下从哈伯工艺中提取的氨。近年来，电化学C-N偶联反应引起了人们的广泛关注，特别是涉及废物或天然丰富分子（如 NO 3 - 、NO x 和N 2 ）作为N源构建C-N键的偶联反应。然而，由于涉及多重C-N 键构筑和环化的复杂反应途径，采用电化学方法合成乌洛托品非常具有挑战性。 鉴于此， 湖南大学邹雨芹/王双印 团队开发出 富含Cu空位的电化学氧化衍生铜（e-OD-Cu）催化剂，在-0.30 V RHE 下实现了高效合成乌洛托品（产率：76.8 %, 法拉第效率：74.9 %）。 各种原位表征结合DFT计算证实该过程为“电化学-化学”串联过程，解析Cu空 ………………………………