文章速递 | 中科院化学所刘会贞、张彬Nat. Commun.：常压多相羰基化绿色合成酯

荧飒光学仪器（上海）有限公司

2024/09/30 17:41

近日，中科院化学所韩布兴院士团队在常压多相羰基化绿色合成酯领域取得重要进展，研究成果以“Ambient-pressure alkoxycarbonylation for sustainable synthesis of ester”为题发表在国际著名期刊《nature communications》上。中科院化学所/卡迪夫大学、华东理工大学、武汉理工大学为该论文第一单位，张彬博士后、袁海洋教授、刘叶博士为共同第一作者，刘会贞研究员、Mark Douthwaite、徐庆岭教授为共同通讯作者。我们与大家分享该研究成果，希望为您的科学研究带来一些灵感和启发。

应用方向：多相催化羰基化绿色合成酯氧化铌原位红外

正文内容：

丙酸甲酯（MP），作为丙烯酸甲酯聚合物及塑料的关键中间体，其高效羰基化合成路径的探索显得尤为重要。当前，商业上广泛采用的Lucite Alpha过程，即采用均相的钯-膦配体催化剂、甲基苯磺酸作为促进剂，在高压CO下生产MP。该过程存在CO压力高、催化剂体系复杂、催化剂与产物难分离、酸腐蚀与难处理等难点。

针对这些难题和挑战，该研究团队创新性地设计缺陷氧化铌载体分散的亚纳米钌团簇催化剂（Ru/NbOx），成功实现了在常压条件下，以CO、乙烯及甲醇为原料，直接高效合成重要工业原料甲基丙酸酯，选择性高达98%以上，CO利用率显著提升至60%。该多相催化过程无需任何有机配体、酸或碱助剂，较传统均相催化剂高出三个数量级。结合原位红外光谱实验与理论计算，该研究精准捕获了反应过程中的关键甲酯中间体（*COOCH3），提出了甲氧羰基化路径。

该研究全面表征了Ru/NbOx催化剂的物理化学性质，分别采用高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）、球差校正高角环形暗场扫描透射电子显微镜（AC-HAADF-STEM）、EPR光谱分析、X射线光电子能谱（XPS）以及原位红外光谱仪（in situ FTIR）。原位FTIR表面反应实验进一步验证甲氧羰基（甲酯）路径。随着温度的升高，COOMe物种的特征峰1750 cm-1逐渐增强，证实了COOMe的生成（下图）。模拟计算也进一步确认了COOMe的红外振动。时间分辨FTIR实验及XPS分析揭示了Ru/NbOx催化剂上金属态Ru0与离子态Run+的协同作用机制。这些实验数据不仅与DFT计算结果相吻合，还强有力地支持了甲酯路径。

关于此文章的更多细节请查看原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-52163-2

配置推荐：

该研究提及的原位红外光谱仪（in situ FTIR）是采用荧飒光学自主研发生产的具有双通道、双样品腔FOLI10-R-T，配合原位透射池/原位漫反射池测试得到的。FOLI10-R-T创新性地为用户提供双腔双检测器配置，无需用户更换附件（如下图），该原位红外光谱仪可以为催化用户提供丰富的光谱信息：

-研究催化剂的化学反应动力学

-用于在线研究催化剂在高温或高压或高真空环境下的催化性能

-获得催化反应的反应机理和反应过程

-通过对探针气体分子与催化剂在不同温度下的吸附和脱附实验，可以了解催化剂表面的吸附活性位和吸附性能

-对催化剂的酸碱性能进行有效表征

-为制备新型的催化剂提供实验数据

-实现对催化剂样品的成分鉴定和结构分析

荧飒光学傅里叶变换红外光谱仪FOLI10-R-T

关于我们：

荧飒光学致力于傅里叶变换红外光谱仪的自主研发和国产化生产。公司汇集了来自于众多一流高校及研究所的硕士、博士研究生人才，研发团队涉及光学、精密机械加工、电路控制、软件开发、自动化系统集成等多个方向，是一家专业从事傅里叶红外光谱技术开发与服务、软件开发与应用、仪器仪表和自动化设备系统集成的集研发、生产、销售、服务于一体的创新型科技公司。

公司提供FOLI系列、MASTER系列、TIGER系列以及FTPL系列，涉及傅里叶中红外、近红外、光致发光等几十种不同型号的产品，产品应用于实验室，工业现场在线以及便携式等各种不同的场景。目前，我们已经为石油化工、环保、安检、高校、科研院校等众多单位提供了丰富的国产化产品和定制化解决方案。

公司目前已经通过ISO9001认证，是高新技术企业，上海市创新型中小企业，上海市专精特新中小企业。

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