张兵/吴永萌《自然·通讯》: 室温电合成尼龙-6前体

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尼龙-6作为尼龙材料最主要产品之一，被广泛用于尼龙纤维、工程塑料和薄膜等行业。环己酮肟是合成尼龙-6的重要前体。目前，全球90%以上的环己酮肟是通过传统的环己酮-羟胺法生产的（图1a）。但是该方法需要使用危险的氢气和腐蚀性的硫酸，存在安全、成本和环境等问题。因此，研究者致力于发展环己酮肟的替代生产策略。
         目前，环己酮-氨氧化法是最有前途的一种环己酮肟替代生产方法，并已用于工业生产。在该方法中，H2O2作为氧化剂氧化NH3原位产生羟胺（NH2OH），然后羟胺与环己酮缩合产生环己酮肟（图1b）。然而，该方法需要使用H2和过量的H2O2，成本高且装置易腐蚀。最近，Hutchings等发展了一种利用H2和O2原位生产H2O2与环己酮反应合成环己酮肟的方法（图1c）。该方法无需过量H2O2，更加经济，但仍需要贵金属催化剂、H2和高温条件。因此，开发一种绿色、温和、高效的环己酮肟的合成策略具有重要意义。

图1.环己酮肟合成路线示意图

        最近，理学院张兵课题组的吴永萌博士后发展了一种环己酮肟的绿色电合成方法（图1d）。该方法以亚硝酸盐为氮源，水为氢源，常温常压下进行，避免了现有方法中高温高压的条件以及贵金属催化剂和硫酸/双氧水的使用。环己酮肟的产率可达92%，选择性高达99%。经济技术分析结果表明该方法是可盈利的。该研究不仅为环己酮肟的生产提供了一种绿色温和的可持续策略，还有望为其他涉及羟胺反应物的工业生产过程中提供新方法。相关成果发表在《Nature Communications》上。
        参考文献：Yongmeng Wu#,*, Jinghui Zhao#, Changhong Wang, Tieliang Li, Bo-Hang Zhao, Ziyang Song, Cuibo Liu, Bin Zhang*, Electrosynthesis of a Nylon-6 Precursor from Cyclohexanone and Nitrite under Ambient Conditions,Nat. Commun. 2023, 14, 3057.
        https://doi.org/10.1038/s41467-023-38888-6
        文章来源:天津大学
        张兵，天津大学化学系教授、长聘教授、博导，天津大学化工学院兼职硕导。2007.7在中国科学技术大学获得博士学位后，到天津大学理学院化学系工作，被破格提升为副教授、硕士生导师；2007.7～2008.8在美国宾夕法尼亚大学从事博士后研究；2008.8～2009.7在德国马普胶体与界面所做洪堡学者；2009.8回天津大学理学院化学系工作，2011.3破格评聘为博士生导师，2012.7晋升教授。在天津大学化学系独立建组后，主要在无机固体转化合成化学与能源催化上开展研究工作。2012年至今，以通讯作者在Acc. Chem. Res.、Chem. Soc. Rev.、Chem、J. Am. Chem. Soc.等期刊上发表了60余篇论文。获得中国化学会青年化学奖，入选教育部新世纪人才计划、国家优青、首批教育部青年长江者学者（2015）、天津市中青年科技创新领军人才、首批天津市杰青、第三批国家“万人计划”青年拔尖人才和英国皇家化学会会士，并被德国应用化学作者专栏介绍。担任中国化学会晶体化学专业委员会委员、中国化学会奖励推荐委员会委员、中国化学会青年化学工作者委员会委员等。