德國拜羅伊特大學Science：簡易利用乙烯實現α-烯烴延伸和分支

【研究背景】

α-烯烴一般是指的雙鍵在分子鏈端部的單烯烴，一般為C4-C8烯烴組分，如1-丁烯、1-己烯、1-辛烯。α-烯烴是生產塑料、藥品、精細化學品和散裝化學品的重要原料，其制備方法較多，包括伯醇脫水法、費-托合成法、內烯烴異構法、脂肪醇脫氫法、萃取分離法、石蠟裂解法、乙烯齊聚法等。在各種制備方法中，工業上主要采用后三種。然而，從乙烯（一種高度豐富且廉價的原料）選擇性合成α-烯烴受到限制，同時選擇性地制備更長的末端烯烴是難以大規模實現的。

【成果簡介】

近日，德國拜羅伊特大學Rhett Kempe教授團隊報道了α-烯烴與兩個乙烯分子的催化反應。第一個乙烯分子形成一個4-乙基支鏈，第二個形成一個新的末端碳-碳雙鍵（C2）。這一反應的關鍵是開發一種高活性、穩定的分子鈦催化劑，該催化劑可經歷極快的β-氫化物消除和轉移，簡易快速實現α-烯烴的延伸和分支，從而實現廣泛α-烯烴的制備。相關研究成果以“Elongation and branching of α-olefins by two ethylene molecules”為題，發表在Science上。

【圖文導讀】

圖一、催化劑合成及1-丁烯選擇性制備

圖二、α-烯烴與乙烯的催化反應

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圖三、α-烯烴的延長和分支

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【全文總結】

綜上所述，研究人員介紹了線性α-烯烴的廣泛可調合成，并在這里報告了α-烯烴與兩個乙烯分子的催化反應。兩個乙烯分子中的一個形成一個4-乙基支鏈，另一個形成一個新的末端C–C雙鍵，使初始烯烴C2拉長。許多線性α-烯烴，包括長鏈的例子，如1-十六烯，都可以發生這種反應。1-辛烯的延伸和支化產物4-乙基癸-1-烯的延伸表明支化脂肪族α-烯烴可以被延伸，并且連續延伸是可能的。此外，芳香族和環狀烯烴，如苯乙烯和雙環[2.2.1]庚-2-烯，已被成功改性。該α-烯烴延伸反應的關鍵是開發一種高活性、長期穩定和選擇性的催化劑。催化劑可以以高活性酶（催化其他反應）的速率介導C–C偶聯。乙烯消耗研究表明，該催化劑的穩定性至少在3小時內不會大幅降低其高活性，此時反應器已經完全充滿。該催化劑具有較高的α-烯烴摻入率，經歷極快的β-氫化物消除和轉移，并且以廉價鈦（地殼中含量第二豐富的過渡金屬）為基礎。

文獻鏈接：Elongation and branching of α-olefins by two ethylene molecules (Science 2021, DOI: 10.1126/science.abm5281)

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