
最近,澳大利亚皇家墨尔本理工大学Adam Lee和Karen Wilson课题组报道了一种利用乙酰丙酸(可从天然植物糖中获得)生产γ-戊内酯的新化学工艺,该工艺利用两种固体催化剂在连续的液体流中促进一系列级联化学反应发生。在第一个反应中,乙酰丙酸流经硫酸化氧化锆,通过酯化反应生成化学中间体。在第二个反应中,酯中间体流经负载氧化锆的多孔二氧化硅(ZrO2/SBA-15)催化剂薄膜,通过催化转移氢化和分子重排形成所需的γ-戊内酯。
以上提及的两种催化剂都是固体酸催化剂的范例,这种材料具有与液体硫酸相似的特性,但是可以安全拿在手中。在第一个催化反应中,硫酸化氧化锆表面的Brønsted酸性位点促进乙酰丙酸与异丙醇发生反应,生成酯中间体效率为80%。在第二个反应中,位于ZrO2/SBA-15上的Lewis酸性位点将氢原子从异丙醇转移到酯中间体中,生成γ-戊内酯(以及副产物丙酮)。通过优化反应顺序和催化剂用量,整个过程对γ-戊内酯选择性约为55%,并可提供数小时稳定产品流。成功合成γ-戊内酯的关键是以正确的顺序使用两种催化剂。

Andrea Merenda, Samantha A. Orr, Yang Liu, Blanca Hernández Garcia, Amin Osatiashtiani, Gabriel Morales, Marta Paniagua, Juan A. Melero, Adam F. Lee, Karen Wilson
该研究来自于由Adam Lee和Karen Wilson教授领导的材料表面与催化课题组中博士后研究员Andrea Merenda和Samantha Orr,博士研究生刘洋以及来自西班牙和英国的同事。
ChemCatChem
DOI: 10.1002/cctc.202201224