通过氧化还原反应介导的苯甲醛电合成

《Green Chemistry》：Redox-mediated electrified synthesis of benzaldehyde

绿色电化学合成苯甲醛的创新体系研究。采用钒基流动电池实现电化学-化学循环，将电极反应与产物分离优化，以苯甲醇氧化为苯甲醛模型反应为例，展示了高选择性（近100%）和高效分离的绿色合成方法。

　　

电合成是一种有前景的绿色、可持续生产高价值有机化学品的方法，它正逐渐被认可为化学领域中的一个重要研究方向。然而，该技术经常面临诸多挑战，例如反应动力学缓慢、选择性差以及产率低等问题，这些问题的根源在于复杂的电极-电解质界面、有限的电极空间、电催化剂的局限性以及反应产物的分离难度。以苯甲醇的氧化反应为例，我们提出了一种将苯甲醛的可扩展合成过程与电极区域分离出来的系统，将其转移到化学反应器中进行。该过程通过基于钒的流动电池中的电化学-化学循环来实现：在电极上发生VO²⁺的电化学氧化反应，同时在反应器中的Co₁/NC催化剂表面，苯甲醇对VO₂⁺进行化学还原，从而以接近100%的选择性生成苯甲醛。VO²⁺/VO₂⁺这对物质具有良好的热力学性质，从而有效防止了苯甲酸作为副产物的生成。此外，有机相与水性钒电解质的不相溶性有助于苯甲醛产物的分离。在电池的对电极侧，上述反应与由MoS₂/CF催化剂促进的V²⁺/V³⁺介导的氢气释放反应协同进行。通过这种钒基流动电池的运作，实现了苯甲醛和氢气的分离合成，展示了氧化还原介导的电化学方法在精确控制有机合成方面的潜力。