Phthalocyanines as a π–π Adsorption Strategy to Immobilize Catalyst on Carbon for Electrochemical Synthesis
Phthalocyanines as a π–π Adsorption Strategy to Immobilize Catalyst on Carbon for Electrochemical Synthesis
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酞菁作为电化学合成碳上固定催化剂的吸附策略
DOI：
10.1055/s-0037-1611792
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
2
通讯作者：
Minteer, Shelley D.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Klunder, Kevin J.;Cass, Ashley C.;Anderson, Scott L.;Minteer, Shelley D.
在大多数电化学合成中，反应发生在电极表面或附近。对于催化反应，理想地，电极表面将仅包含催化剂，这然后简化了纯化并降低了所需催化剂的量。在这里，提出了一种新的策略，涉及酞菁（Pc）的负载到碳电极表面的催化剂。Pc的大π结构使得能够吸附到石墨碳的sp2结构。选择TEMPO修饰的Pc作为概念验证以测试新的固定化策略。结果发现，TEMPO-Pc衍生物的功能类似或优于广泛使用的芘吸附法。有趣的是，新的TEMPO-Pc催化剂似乎促进了涉及阳极和阴极的级联反应。第一步是生成芳基醛（阳极），然后在阴极处的频哪醇型偶联反应中还原芳基醛。最后一步是氢化苯偶姻氧化生成苯偶酰。这项工作证明了电化学和双功能催化剂的独特能力，使多步化学转化，在一锅中进行还原和氧化转化。
In most electrochemical syntheses, reactions are happening at or near the electrode surface. For catalyzed reactions, ideally, the electrode surface would solely contain the catalyst, which then simplifies purification and lowers the amount of catalyst needed. Here, a new strategy involving phthalocyanines (Pc) to immobilize catalysts onto carbon electrode surfaces is presented. The large π structure of the Pc enables adsorption to the sp2-structure of graphitic carbon. TEMPO-modified Pc were chosen as a proof of concept to test the new immobilization strategy. It was found that the TEMPO-Pc derivatives functioned similarly or better than the widely used pyrene adsorption method. Interestingly, the new TEMPO-Pc catalyst appears to facilitate a cascade reaction involving both the anode and the cathode. The first step is the generation of an aryl aldehyde (anode) followed by the reduction of the aryl aldehyde in a pinacol-type coupling reaction at the cathode. The last step is the oxidation of a hydrobenzoin to create benzil. This work demonstrates the unique ability of electrochemistry and bifunctional catalysts to enable multistep chemical transformations, performing both reductive and oxidative transformations in one pot.
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Bazhang Yu;A. Lever;T. Swaddle
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