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无金属催化剂促进酯合成技术
Release Time：2022-07-31 酯类是有机化学中最重要的一类化合物。 简单的酯类以其令人愉悦的果香而闻名。酯类在工业供不断有更大、更复杂的例子具有广泛的应用，从镜片和保湿剂到“绿色”燃料（生物柴油）。
生产复合酯的常用方法是使更简单的羧酸酯与醇反应。该过程称为酯交换反应，通常依赖金属盐作为催化剂。然而，这样的催化剂往往是昂贵的和/或污染的。更糟糕的是，如果酯长而柔韧，它往往会通过配位键缠绕在金属中心周围。通过有效地束缚金属，这种“螯合”停止了反应。
名古屋大学的一个团队开发了一种催化剂，可以显着扩大酯交换反应的底物范围。为了避免螯合，研究人员使用了一种无金属催化剂，即碳酸四甲基铵 (TMC)。在合适的条件下，TMC 与醇原位反应形成醇盐离子，然后攻击起始酯，以高收率生成复合目标酯。
根据该团队绿色化学研究的合著者 Manabu Hatano 的说法，这不是第一个使用醇盐进行酯交换的工艺，但它是迄今为止用途最广泛的工艺。 “以前的努力使用了鏻盐，但生成的醇盐只能酯化溶剂本身，它必须是碳酸二甲酯 (DMC)。如果你想要一种可以从 DMC 衍生的产品，那很好，但否则你需要稳定的盐“在更传统的溶剂中。我们的新 TMC 填补了这一空白。”
可以使用 TMC 组合的醇和酯的范围确实很广泛。氨基醇可以参与，即使氨基会通过螯合使典型的金属催化剂失活。还构建了在醇侧具有 3-D 桥环的奎宁衍生物。同时，在酯类底物中，手性氨基酸的酯类可以成功反应，正确对映异构体的纯度得以安全保存。与早期的鏻盐一样，新催化剂也可用于酯化溶剂本身，从而在溶剂到达目标的途中节省资金。“这种催化剂既可回收又不含金属， 改技术是真正的绿色化学应用，”作者 Kazuaki Ishihara 说。 “这个过程本身不仅是绿色的，而且我们可以用它来生产绿色生物柴油，这是一种酯的混合物。我们合成了数百克的主要生物柴油成分，这对于实验室规模的反应来说是相当丰富的。这给出了我们相信该反应可以扩大到工业生产。”
生产复合酯的常用方法是使更简单的羧酸酯与醇反应。该过程称为酯交换反应，通常依赖金属盐作为催化剂。然而，这样的催化剂往往是昂贵的和/或污染的。更糟糕的是，如果酯长而柔韧，它往往会通过配位键缠绕在金属中心周围。通过有效地束缚金属，这种“螯合”停止了反应。
名古屋大学的一个团队开发了一种催化剂，可以显着扩大酯交换反应的底物范围。为了避免螯合，研究人员使用了一种无金属催化剂，即碳酸四甲基铵 (TMC)。在合适的条件下，TMC 与醇原位反应形成醇盐离子，然后攻击起始酯，以高收率生成复合目标酯。
根据该团队绿色化学研究的合著者 Manabu Hatano 的说法，这不是第一个使用醇盐进行酯交换的工艺，但它是迄今为止用途最广泛的工艺。 “以前的努力使用了鏻盐，但生成的醇盐只能酯化溶剂本身，它必须是碳酸二甲酯 (DMC)。如果你想要一种可以从 DMC 衍生的产品，那很好，但否则你需要稳定的盐“在更传统的溶剂中。我们的新 TMC 填补了这一空白。”
可以使用 TMC 组合的醇和酯的范围确实很广泛。氨基醇可以参与，即使氨基会通过螯合使典型的金属催化剂失活。还构建了在醇侧具有 3-D 桥环的奎宁衍生物。同时，在酯类底物中，手性氨基酸的酯类可以成功反应，正确对映异构体的纯度得以安全保存。与早期的鏻盐一样，新催化剂也可用于酯化溶剂本身，从而在溶剂到达目标的途中节省资金。“这种催化剂既可回收又不含金属， 改技术是真正的绿色化学应用，”作者 Kazuaki Ishihara 说。 “这个过程本身不仅是绿色的，而且我们可以用它来生产绿色生物柴油，这是一种酯的混合物。我们合成了数百克的主要生物柴油成分，这对于实验室规模的反应来说是相当丰富的。这给出了我们相信该反应可以扩大到工业生产。”
