英国的研究人员设计了一种将烯烃氧化为环氧化物的无废物方法,其中使用非热等离子体从二氧化碳中产生原子氧和一氧化碳。这种方法来自有机化学家之间的一次相当不寻常的合作本杰明·巴克利等离子体科学家菲利普现拉夫堡大学的两项研究,这可能有助于释放在有机合成中使用等离子体化学的潜力。

环氧化合物是合成包括药物在内的许多产品的重要中间体和基石。过氧酸等-氯过氧苯甲酸(CPBA)常被用作环氧化试剂,但与原子经济性差和卤化废物有关。巴克利说:“我们希望使用小分子氧供体与烯烃反应,但在大多数情况下,它们缺乏所需的反应性。”“另一方面,等离子体可以从O2和有限公司2从而产生环氧化过程,消除了氧化剂废物流。”

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资料来源:©Benjamin Buckley/拉夫堡大学

过氧酸常被用于驱动环氧化反应,这导致工艺原子经济性差和卤化废物流。一种新的工艺使用CO2作为一种无废物的终端氧化剂,用于将烯烃氧化为环氧化合物。同时,生成CO

非热气体等离子体是一种有效的CO裂解技术2,以及分子氧,并拥有一些优势的电化和光化学过程。伊扎解释说:“低温等离子体,就像这项工作中使用的那样,是在远离热力学平衡的条件下,含有电子、离子、自由基、激发物种和光子的鸡尾酒的电离气体。”“这意味着这些等离子体可以产生非常活泼的环境,在比传统热过程所需的温度低得多的温度下启动和催化化学过程。”

使用等离子体的一个主要缺点是它通常需要真空,这与液体化合物的蒸汽压限制不兼容。然而,在大气压力下工作的低温等离子体现在是可用的。

在这个过程中,CO产生了氧原子2,与烯烃底物反应生成环氧化物。氧具有足够的活性,可以在温和的温度和压力下进行反应,而不需要使用催化剂或辅助试剂。

当氧原子在环氧化过程中与烯烃反应时,它不能与CO重新结合。这提高了一氧化碳的产量,可用于许多进一步的应用。

“等离子体技术对CO的兴趣越来越大2这是一种非常创新的方法,不仅可以生产CO,还可以使用生成的氧原子作为绿色氧化剂,来生产其他高价值的产品。Annemie博尔加特比利时安特卫普大学的等离子体化学专家。“与此同时,这种方法避免了氧原子与CO重新组合成CO2这同样限制了CO的总量2转换”。

Buckley补充说:“我们对一系列氧化过程感兴趣,以及这种特殊的原理验证方法如何扩大规模,转化为连续流,并应用于工业相关问题。”“将等离子体用于合成是一个新兴领域,随着越来越多的等离子体物理学家和有机化学家合作,以及合成化学家可以获得的设备和技术,这一领域将继续发展。”