Micro-eChem Group
2024年6月19日，由浙江大学牵头承担的国家重点研发计划“催化科学”重点专项项目“基于无机半导体材料的光电催化活化C-H键的基础研究”中期评审会议在杭州浙江大学成功召开。
项目介绍：十四五重点研发计划“催化专项”青年科学家项目“基于无机半导体材料的光电催化活化C-H键的基础研究”，由浙江大学莫一鸣牵头，厦门大学陆钊洪和南京师范大学孙瀚君参与。项目目标是针对C-H 键选择性官能团化的关键问题，开发新型基于无机半导体光电催化方法，在温和条件下实现选择性C-H键活化，并用于构筑C-C 键与C-X 键，实现有机小分子的高值转化。
电化学为增值精细化学品提供了一种可持续的合成途径，但通常受到电极之间的竞争性电子转移和与目标位点不同的氧化还原敏感官能团的限制。三氟甲基（CF3）基团是许多药品和农用化学品的基本特征，但通常必须使用昂贵的试剂进行掺入。
在此，该文章描述了一种离子屏蔽非均相光电催化策略，以施加传质限制，从而颠倒热力学确定的电子转移顺序。具体来说，该策略可以使用三氟乙酸使敏感的（杂）脱羧三氟甲基化，其中三氟乙酸是一种廉价但相对惰性的三氟甲基（CF3）来源。由三氟乙酸阴离子静电吸附在正极掺钼的三氧化钨（WO3）光阳极上，防止基低和光生空穴之间不需要的电子转移。结果显示，所开发的方法具有强大的光阳极稳定性（约380小时）、良好的基底范围和缩放能力，且可通过使用光电化学流通池实现100克合成，证明了所开发方法的实用性。
该项研究不仅为三氟甲基化这一极具实际生产价值的合成方法提供了新思路，而且为传质调控选择性电子转移这一化学工程的重要研究领域开辟了新的道路。
背景介绍：有机电化学合成技术为精细化学品和活性药物分子的合成提供了一种绿色环保、符合可持续发展理念的手段。目前已经开发出来一系列电化学反应装置用于提高筛选通量并降低操作难度，然而这些装置并没有完全解决电化学反应操作繁琐、反应器结构复杂、难以适用于自动化高通量筛选等挑战。近日浙江大学莫一鸣老师团队针对这些挑战开发了一种基于无线电能传输的电化学筛选技术（Wi-eChem），大幅度提高了电化学反应的可操作性。
本文亮点：1. 本工作报道了一种基于无线电能传输的电化学装置（Wi-eChem），核心是一个微型无线电化学磁力搅拌子（Wi-eChemStir），通过在Wi-eChemStir上安装电极并使用无线电能传输替代导线供电的方式，允许化学家以类似于传统有机反应的方式执行电化学反应。2. 通过电化学羧基醚化、电化学还原烯烃-酮偶联和电化学镍催化氧化等一系列电化学合成反应展示了Wi-eChem系统进行有机电化学合成的通用性。3. 由于电化学合成操作的显著简化，本工作还构建了以Wi-eChem系统为关键部件的全自动电化学合成平台，以实现电化学合成参数的高通量筛选。
本工作所展示的无线电化学合成技术变革了电化学反应的方式，利用开源低成本的3D打印结构零件和PCB电子元件，实现装置的微型化，可用于毫升级电化学反应，大幅度提高电化学反应筛选的效率。该技术概念验证为将其它先进的微电子器件集成到微型无线磁力搅拌子中提供了可行路径，以实现过程分析技术（PAT）对反应进行监测。
Professor Zeng mainly engages in research on green electrochemical synthesis methods, technologies, and industrial applications of functional organic molecules. The topic of this report is the in-situ electrochemical activation of Chemical bond and its application. Thank you to Professor Zeng for giving a lecture on ZJU-Hangzhou Global Scientific and Technological Innovation Center, which has greatly benefited the students.
June 21, 2021
Dr. Qifeng Yang finished the postdoc project proposal. He is currently working on heterogeneous electrochemical oxidation reactions. We are looking forward to the new electrosynthesis methods he is going to develop in the near future. And Thank Prof. Lian and Prof. Bao for attending the proposal meeting and giving constructive suggestions for the project.
