Citation: Hui Xu, Ji-Long Shi, Shaoshuai Lyu, Xianjun Lang. Visible-light photocatalytic selective aerobic oxidation of thiols to disulfides on anatase TiO2[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2020, 41(10): 1468-1473. doi: 10.1016/S1872-2067(20)63640-3
锐钛矿TiO2可见光催化选择有氧氧化巯基化合物到二硫化物
本文以O2为氧化剂,巯基化合物与锐钛矿TiO2络合,可见光高效催化选择氧化生成二硫化物.同时优化了反应条件,如不同波长LED光源、不同类型TiO2及TiO2用量,确定硫酚(0.6mmol)、O2(0.1MPa)、绿光LED(520nm)、CH3CN(1mL)、锐钛矿TiO2(30mg,ST-01)为反应最优条件.通过紫外-可见光吸收光谱、透射电镜、比表面积、核磁和高分辨质谱等方法对光催化剂和产物进行表征.结果表明,该反应体系对硫酚(包括杂环、多环硫酚)具有普适性,反应效率高,产率> 90%.其中含吸电子基团的底物比含供电子基团的底物更利于反应进行;同时官能团空间效应对反应速率有一定影响.反应对各类官能团具有很好的兼容性.对于硫醇类底物,需要有机碱三乙胺(TEA)参与才能完成转化.另外,当反应有TEA参与时,可在很短的时间内(< 5min)生成不对称的二硫化物,且产率极高(> 92%).当底物与二氧化钛的表面络合物吸收可见光后,激发产生的电子通过底物的S原子直接注入到TiO2的导带,得到含硫自由基和超氧自由基两个活性体.含硫自由基与底物分子作用形成对称的二硫化物,进而在TEA协助下生成不对称二硫化物,而超氧自由基则最终转化成H2O2.整个过程中TiO2的作用至关重要,包括:与巯基化合物络合,完成电子传输,促进超氧自由基形成等.该反应体系简单高效,具有很高的原子经济性,符合绿色化学理念.
English
Visible-light photocatalytic selective aerobic oxidation of thiols to disulfides on anatase TiO2
-
Key words:
- Visible light
- / Photocatalysis
- / Titanium dioxide
- / Molecular oxygen
- / Disulfide
-
-
[1] A. M. Sauer, A. Schlossbauer, N. Ruthardt, V. Cauda, T. Bein, C. Brauchle, Nano Lett., 2010, 10, 3684-3691.
-
[2] J. P. Lai, B. P. Shah, E. Garfunkel, K. B. Lee, ACS Nano, 2013, 7, 2741-2750.
-
[3] Z. Luo, K. Y. Cai, Y. Hu, J. H. Li, X. W. Ding, B. L. Zhang, D. W. Xu, W. H. Yang, P. Liu, Adv. Mater., 2012, 24, 431-435.
-
[4] Y. J. Wang, D. Liu, Q. C. Zheng, Q. Zhao, H. J. Zhang, Y. Ma, J. K. Fallon, Q. Fu, M. T. Haynes, G. M. Lin, R. Zhang, D. Wang, X. G. Yang, L. X. Zhao, Z. G. He, F. Liu, Nano Lett., 2014, 14, 5577-5583.
-
[5] P. Akkapeddi, S. A. Azizi, A. M. Freedy, P. M. S. D. Cal, P. M. P. Gois, G. J. L. Bernardes, Chem. Sci., 2016, 7, 2954-2963.
-
[6] J. A. Yoon, J. Kamada, K. Koynov, J. Mohin, R. Nicolay, Y. Z. Zhang, A. C. Balazs, T. Kowalewski, K. Matyjaszewski, Macromolecules, 2012, 45, 142-149.
-
[7] J. Canadell, H. Goossens, B. Klumperman, Macromolecules, 2011, 44, 2536-2541.
-
[8] M. Kirihara, Y. Asai, S. Ogawa, T. Noguchi, A. Hatano, Y. Hirai, Synthesis, 2007, 3286-3289.
-
[9] M. H. Ali, M. McDermott, Tetrahedron Lett., 2002, 43, 6271-6273.
-
[10] J. B. Arterburn, M. C. Perry, S. L. Nelson, B. R. Dible, M. S. Holguin, J. Am. Chem. Soc., 1997, 119, 9309-9310.
-
[11] G. Laudadio, N. J. W. Straathof, M. D. Lanting, B. Knoops, V. Hessel, T. Noel, Green Chem., 2017, 19, 4061-4066.
-
[12] Saima, A. G. Lavekar, R. Kumar, A. K. Sinha, J. Mol. Catal. B, 2015, 116, 113-123.
-
[13] G. Palmisano, E. García-López, G. Marcì, V. Loddo, S. Yurdakal, V. Augugliaro, L. Palmisano, Chem. Commun., 2010, 46, 7074-7089.
-
[14] F. Parrino, M. Bellardita, E. I. García-López, G. Marcì, V. Loddo, L. Palmisano, ACS Catal., 2018, 8, 11191-11225.
-
[15] A. M. Toma, C. I. Rat, O. D. Pavel, C. Hardacre, T. Ruffer, H. Lang, M. Mehring, A. Silvestru, V. I. Parvulescu, Catal. Sci. Technol., 2017, 7, 5343-5353.
-
[16] A. Corma, T. Rodenas, M. J. Sabater, Chem. Sci., 2012, 3, 398-404.
-
[17] J. A. Fernandez-Salas, S. Manzini, S. P. Nolan, Chem. Commun., 2013, 49, 5829-5831.
-
[18] A. Dhakshinamoorthy, A. Primo, I. Esteve-Adell, M. Alvaro, H. Garcia, ChemCatChem, 2015, 7, 776-780.
-
[19] Y. Y. Liu, H. Wang, C. P. Wang, J. P. Wan, C. P. Wen, RSC Adv., 2013, 3, 21369-21372.
-
[20] S. L. Yi, M. C. Li, X. Q. Hu, W. M. Mo, Z. L. Shen, Chin. Chem. Lett., 2016, 27, 1505-1508.
-
[21] M. Carril, R. SanMartin, E. Dominguez, I. Tellitu, Green Chem., 2007, 9, 315-317.
-
[22] T. P. Yoon, M. A. Ischay, J. Du, Nat. Chem., 2010, 2, 527-532.
-
[23] J. M. R. Narayanam, C. R. J. Stephenson, Chem. Soc. Rev., 2011, 40, 102-113.
-
[24] A. Talla, B. Driessen, N. J. W. Straathof, L. G. Milroy, L. Brunsveld, V. Hessel, T. Noel, Adv. Synth. Catal., 2015, 357, 2180-2186.
-
[25] D. Chauhan, P. Kumar, C. Joshi, N. Labhsetwar, S. K. Ganguly, S. L. Jain, New J. Chem., 2015, 39, 6193-6200.
-
[26] D. Friedmann, A. Hakki, H. Kim, W. Choic, D. Bahnemannd, Green Chem., 2016, 18, 5391-5411.
-
[27] X. Li, J. G. Yu, M. Jaroniec, Chem. Soc. Rev., 2016, 45, 2603-2636.
-
[28] L. Z. Xu, X. Y. Deng, Z. H. Li, Appl. Catal. B, 2018, 234, 50-55.
-
[29] W. B. Wu, Y. C. Wong, Z. K. Tan, J. Wu, Catal. Sci. Technol., 2018, 8, 4257-4263.
-
[30] H. M. Liu, H. B. Zhang, L. Shi, X. Hai, J. H. Ye, Appl. Catal. A, 2016, 521, 149-153.
-
[31] H. M. Liu, T. Wang, H. B. Zhang, G. G. Liu, P. Li, L. Q. Liu, D. Hao, J. Ren, K. Chang, X. G. Meng, H. M. Wang, J. H. Ye, J. Mater. Chem. A., 2016, 4, 1941-1946.
-
[32] H. M. Hao, Z. Wang, J. L. Shi, X. Li, X. J. Lang, ChemCatChem, 2018, 10, 4545-4554.
-
[33] H. M. Hao, X. J. Lang, ChemCatChem, 2019, 11, 1378-1393.
-
[34] K. Z. Qi, B. Cheng, J. G. Yu, W. K. Ho, Chin. J. Catal., 2017, 38, 1936-1955.
-
[35] X. J. Lang, X. D. Chen, J. C. Zhao, Chem. Soc. Rev., 2014, 43, 473-486.
-
[36] M. C. Fu, R. Shang, B. Zhao, B. Wang, Y. Fu, Science, 2019, 363, 1429-1434.
-
[37] X. J. Lang, W. H. Ma, Y. B. Zhao, C. C. Chen, H. W. Ji, J. C. Zhao, Chem. Eur. J., 2012, 18, 2624-2631.
-
[38] X. J. Lang, W. Hao, W. R. Leow, S. Z. Li, J. C. Zhao, X. D. Chen, Chem. Sci., 2015, 6, 5000-5005.
-
[39] C. Bottecchia, N. Erdmann, P. M. A. Tijssen, L. G. Milroy, L. Brunsveld, V. Hessel, T. Noël, ChemSusChem, 2016, 9, 1781-1785.
-
-
扫一扫看文章
计量
- PDF下载量: 4
- 文章访问数: 1321
- HTML全文浏览量: 211

下载: