我国硒资源丰富，开发硒资源的高效利用途径能够充分发挥我国的资源优势，具有重要的战略意义。目前，有机硒催化已经被成功地应用到一系列有用化合物的清洁合成上，有着较好的工业应用价值 1-13。
然而，目前这些技术离实际应用尚有一定的距离。主要原因在于反应中均相硒催化剂的用量太大，通常为1-10 mol%，从而使得催化剂的转化数不超过100。即便是2016年所报导的固载硒酸催化剂3，虽然可以回收利用，其催化剂硒用量也高达5 mol%，并且催化剂制备过程较复杂。因此，开发易制备、高转化数的非均相硒催化剂，有者很好的学术与应用价值。
另一方面，碳水化合物是大量易得的可再生资源，以它们为原料合成有用材料，符合可持续发展精神。最近，扬州大学俞磊教授课题组研究发现，通过使用硒氢化钠（由硼氢化钠与硒粉现场生成）处理葡萄糖，并且在500度下焙烧，可制备硒/碳。这是一种新材料，具有较好的催化活性。将之应用于β-紫罗兰酮氧化反应中，可制备环氧化产物。后者为有用的香料添加剂，也是重要的植物生长激素脱落酸的合成中间体。由于材料中硒含量较低，该反应的转化数可高达3.9×105。
有趣地是，虽然该课题组前期研究工作表明，硒催化β-紫罗兰酮氧化反应具有两种可能的区域选择性，即环氧化与Baeyer-Villiger氧化反应。然而，使用硒/碳做催化剂时，反应区域专一地发生在环内双键生成环氧化合物，而未观察到Baeyer-Villiger氧化反应产物。通过材料表征、控制实验以及量化计算，他们推测，反应的区域专一性是由催化剂载体的位阻所导致的。由于Baeyer-Villiger反应的第一步是催化剂中间体与底物羰基碳的亲核加成反应，位阻较大的催化剂（如硒/碳）难以发生该步骤，从而完全避免了这个反应的发生。紫外光谱表征证明，β-紫罗兰酮上的六元环与碳材料有一定的吸附作用，从而有利于反应发生在环内双键，生成环氧化物。
总之，这一工作首次合成硒/碳材料，并将之应用于催化氧化反应中，大大促进硒催化化学这一独特研究的发展，高转化数催化剂显著降低了硒催化剂的合成成本，为硒催化技术的工业化应用，奠定了基础。
本工作主要由研究生杨钰帆等人完成，张旭老师协助指导研究生，成果已发表于Catalysis Science & Technology 上。
该论文作者为：Yufan Yang, Xin Fan, Hongen Cao, Sainan Chu, Xu Zhang, Qing Xu, Lei Yu
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Fabrication of Se/C using carbohydrates as biomass starting materials: an efficient catalyst for regiospecific epoxidation of β-ionone with ultrahigh turnover numbers
Catal. Sci. Technol., 2018, DOI:10.1039/C8CY01413B
导师介绍
俞磊
http://www.x-mol.com/university/faculty/14331
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