Ionic Liquid Stabilized 2,2,6,6-Tetramethylpiperidine 1-Oxyl Catalysis for Alcohol Oxidation
Ionic Liquid Stabilized 2,2,6,6-Tetramethylpiperidine 1-Oxyl Catalysis for Alcohol Oxidation
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离子液体稳定的 2,2,6,6-四甲基哌啶 1-氧基催化醇氧化
DOI：
10.1021/acssuschemeng.9b07650
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发表时间：
2020
影响因子：
8.4
通讯作者：
Minteer, Shelley D.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Li, Min;Klunder, Kevin;Blumenthal, Emmy;Prater, Matthew B.;Lee, Jack;Matthiesen, John E.;Minteer, Shelley D.
N-氧基试剂，特别是2，2，6，6-四甲基哌啶1-氧基（克里思），已广泛用于醇氧化。虽然TEMPO介导的氧化在高pH电解质中是动力学和化学上有利的，但碱诱导的降解通常导致催化活性的显著损失。在本文中，我们证明了克里思衍生物在离子液体（IL）中的增强的碱性稳定性。通过将克里思结合在咪唑锚定的IL中，在丁醇和甘油的氧化过程中，在pH 10.0下2.0 h后没有观察到电流损失，而克里思在聚己内酯（PCL）（一种可图案化的粘合剂材料）中分别降解58.5%和67.1%。通过使用本体化学分析技术在800 μL电化学电池中分析甘油的转化率进一步证明了稳定性增强。甘油氧化的连续循环表明，与PCL相比，通过在克里思电极复合材料中应用IL，稳定性提高了14倍。这里展示的策略提供了制备具有增强的稳定性的催化体系的机会。此外，该方法提供了将典型的均相催化剂转化为非均相体系的能力。
N-Oxyl reagents, particularly 2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl (TEMPO), have been extensively used for alcohol oxidations. While TEMPO-mediated oxidations are kinetically and thermodynamically favorable in high-pH electrolytes, base-induced degradation often results in significant loss of catalytic activity. Herein, we demonstrate enhanced alkaline stability of a TEMPO derivative in ionic liquids (ILs). By incorporating TEMPO in an imidazole-anchored IL, no loss of current was observed at pH 10.0 after 2.0 h during the oxidation of butanol and glycerol, while TEMPO in polycaprolactone (PCL), a patternable binder material, degraded 58.5% and 67.1%, respectively. The stability enhancement was further demonstrated by analyzing the conversion of glycerol in an 800 μL electrochemical cell using bulk chemical analysis techniques. Successive cycles of glycerol oxidation indicated 14-fold stability enhancement by applying IL in a TEMPO electrode composite in comparison to PCL. The strategy demonstrated here provides an opportunity to prepare catalytic systems with enhanced stability. Further, this method provides the ability to convert what are typically homogeneous catalysts to heterogeneous systems.
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