【摘 要】
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在当今社会,能源短缺和环境污染日益严重,人类对此的危机意识也逐渐增强,所以发展清洁和可再生资源的战略应运而生。生物质能源是唯一的可再生碳源,其中氨基酸类化合物的发展潜力巨大。与传统的石化方法相比,氨基酸在生产含氮有机化合物时不需要引入额外的氮原子,所以氨基酸脱羧功能化是一个特别值得关注的课题。基于光催化脱羧的机理和α-氨基酸的特殊结构,我们对可见光催化α-氨基酸脱羧氧化生成酰胺的反应进行了研究。氨
【基金项目】
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国家重点研发计划（2018YFB1501600）；
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在当今社会,能源短缺和环境污染日益严重,人类对此的危机意识也逐渐增强,所以发展清洁和可再生资源的战略应运而生。生物质能源是唯一的可再生碳源,其中氨基酸类化合物的发展潜力巨大。与传统的石化方法相比,氨基酸在生产含氮有机化合物时不需要引入额外的氮原子,所以氨基酸脱羧功能化是一个特别值得关注的课题。基于光催化脱羧的机理和α-氨基酸的特殊结构,我们对可见光催化α-氨基酸脱羧氧化生成酰胺的反应进行了研究。氨基酸的脱羧氧化产物酰胺是一类重要的羧酸衍生物,许多酰胺类化合物在工业上具有广泛应用。传统地,羧酸通过活化,然后在化学计量的偶联试剂存在下,与胺偶联形成酰胺,近年来也有通过贵金属催化合成酰胺的相关报道。本文提出一种绿色的,无金属,无添加剂的催化方法,将α-氨基酸光催化脱羧氧化转化为相应酰胺的策略。我们选择石墨相氮化碳光催化剂,对氮化碳的前体种类和合成方法进行了筛选,最终确定以尿素为前体用改进的方法合成的氮化碳（mCN-U）催化效果最佳。对催化剂的一系列表征表明,低电荷复合效率和高比表面积是催化剂活性高的原因之一。通过一系列条件筛选试验,最终确定了最佳反应条件:波长为390 nm的光源照射、室温、水为溶剂、氧气氛围下反应24 h。此外电子顺磁共振（EPR）实验证明反应中的活性氧物质为O2-·,机理研究表明,光生空穴的产生使α-氨基酸的羧基H被夺取,进而脱羧,然后与O2-·发生氧化反应。另外催化剂在循环4次后效率未出现明显降低,而且本研究还探讨了不同α-氨基酸的光催化脱羧氧化反应,为酰胺和内酰胺的合成提供了新的,绿色的策略。
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