Kinesiska forskare har nyligen uppnått direkt syntes av bensaldehydkemikalier med hög renhet från selektiv elektrooxidation av bensylalkohol. Trefasreaktionssystemet med organiskt-fast vatten (OSW) har visat särskilda fördelar när det gäller att minska ohmska förluster och förenkla produktseparation och reningsprocesser jämfört med konventionella elektrokemiska celler av H-typ.
Studien, publicerad online i Science Advances , utfördes av Profs. Zhang Tierui och Shi Run från det tekniska institutet för fysik och kemi vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS).
Elektrokatalys i vattenhaltig elektrolyt har erkänts som en grön metod för organiska redoxreaktioner, eftersom vatten är en ren väte- och syreresurs. På grund av den dåliga lösligheten av en mängd olika organiska ämnen i vattenfasen krävs emellertid flerstegs utspädnings-reaktions-reningsprocesser i de flesta fall. Som ett resultat finns det fortfarande ett hinder för den utbredda användningen av elektrokatalys inom den organiska syntesgemenskapen.
"Till exempel kräver elektrooxidationen av bensylalkohol till bensaldehyd vanligtvis icke-vattenhaltiga stödjande elektrolyter och lösningsmedel, vilket avsevärt ökar reaktionens överpotential, komplicerar reningsprocessen och orsakar överoxidation till syra under långvarig elektrolys", säger prof. Zhang Tierui.
"Målet med vår forskning är att utveckla ett trefas OSW elektrokatalytiskt system för effektiv produktion av bensaldehyd med hög renhet. Det nya systemet har separata organiska faser och vattenfaser istället för en organisk-i-vatten-konfiguration i konventionella celler av H-typ. . Det tillåter snabb tillförsel av koncentrerad bensylalkohol direkt från den organiska fasen," sa Prof. Shi Run.
I detta arbete användes bensylalkohol (9,3 mol/L) i koncentrationer över 90 gånger högre än alkoholen som använts i tidigare studier. Den uppnådde 97 % Faradaic effektivitet för bensaldehydproduktion och erhöll bensaldehyd med hög renhet (91,7 %) i den organiska fasen utan några efterreningsprocesser.
Elektroder med supervätande OSW-gränssnitt kan spontant separera organiska och vattenhaltiga lösningar. I detta fall samlas bensaldehydprodukten direkt i den organiska fasen. Detta har två fördelar:att undertrycka bensaldehydöveroxidation med vattenhaltig elektrolyt och erhålla bensaldehyd med hög renhet när bensylalkohol omvandlas fullständigt i den organiska fasen.
Elektrosyntes via supervätande OSW-gränssnitt är därför ett önskvärt sätt att framställa organiska föreningar med hög renhet. Ännu bättre, det använder ren energi och vattenresurser, och det gör reaktionen mer effektiv och mindre komplicerad.
Mer information: Kör Shi et al, Elektrokemisk oxidation av koncentrerad bensylalkohol till bensaldehyd med hög renhet via supervätande gränssnitt mellan organiskt och fast vatten, Science Advances (2024). DOI:10.1126/sciadv.adn0947
Journalinformation: Vetenskapens framsteg
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
