机械力作为一种启动化学反应的新方法

时间:2019-12-22 18:14 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

机械力作为一种启动化学反应的新方法

在球磨过程中,化学品和钢球被放入钢瓶中,然后进行剧烈的摇晃。信贷:北海道大学

研究人员已经证明,机械力可以引发化学反应,使化学反应比传统方法更便宜、更广泛、更环保。

化学反应通常是由加热反应混合物引起的。在过去的十年里,人们对可见光可以激活的“光氧化还原催化剂”进行了广泛的研究,使其具有很高的特异性和高效性

化学反应

.然而,这些反应往往需要大量的有害有机溶剂,使它们只适用于可溶性反应物。

压电材料

钛酸钡

众所周知,当施加机械压力时,它们会产生电势,这就是为什么它们被用在麦克风和打火机上。在最近发表的研究中

科学

北海道大学化学反应设计与发现研究所(WPI-ICReDD)的Hajime Ito和Koji Kubota领导的研究小组证明,这种电势也可以用来激活

化学

反应。“在我们的系统中,我们使用

机械力

由球磨机提供,用于激活压电材料

氧化还原反应

,同时减少有机溶剂的使用,”Koji Kubota说。他们称之为机械氧化还原反应,而不是光氧化还原反应。

机械力作为一种启动化学反应的新方法

在球磨机中研磨前后的反应混合物。在压电材料(BaTiO3)存在下,芳基重氮盐和呋喃发生机械氧化芳基化反应。(Kubota K.等人。来源:Kubota K.等人。《科学》杂志,2019年12月19日

研究小组证明,由压电材料(BaTiO3)产生的电势可以激活一种叫做芳基重氮盐的化合物,从而产生高度活性的自由基。自由基进行成键反应,如芳基化和硼基化反应,这两种反应在合成化学中都很重要,而且效率很高。研究小组还发现,硼化反应可以通过用锤子击打塑料袋中的混合物而发生。

“这是第一个例子的芳基化和硼化反应使用机械感应压电,”Koji Kubota说。“我们的无溶剂系统使用球磨机,使我们能够消除有机溶剂,使反应更容易处理,更环保,甚至适用于不能溶解在反应溶剂的反应物。”他们还可以回收钛酸钡,并获得比光氧化还原反应更好的产量,甚至进一步增加了这种方法的吸引力。

“我们现在正在探索机械生成的可调性

电势

.加上计算预测,我们的目标是扩大这项技术的适用性,”Hajime Ito说。“我们的目标是补充或至少部分取代现有的光氧化还原方法,并提供一种环境友好和经济有效的替代方法,用于工业有机合成。”

更多信息:

科学

science.sciencemag.org/cgi/doi …1126 / science.aay8224

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