华科王成亮Angew. Chem.：搭建有机合成与电化学电池的桥梁

【引言】

交叉学科的应用研究一直以来都是具有前景且充满挑战的领域。如何把两个毫不相干的领域关联起来，这充满了挑战，也是能够实现创新的一个非常便捷的手段。华中科技大学王成亮课题组近期突发奇想，成功的搭建了有机合成与电化学电池的桥梁，他们将电化学电池中的产物（放电后的电极）作为催化剂将其应用在有机催化Negishi交叉偶联反应中。

【图文导读】

在研究材料的电化学过程中，他们发现放电后的电极材料具有非常高的活性，当电极材料中含有有机电解液时，一旦暴露在空气中能自发产生大量的白烟并伴有火花产生。他们结合电化学分析，以及X射线吸收近边结构(XANES)认为，放电后的电极材料中的金属Ni是以一价的形式存在。

 图一、各种机理分析表明放电后的材料中金属Ni以一价形式存在

文献中有报道过零价镍在催化Negishi交叉偶联反应时，存在一价中间体。为了进一步证明Ni(I)的存在，华中科技大学王成亮课题组突发奇想，将放电后的电极材料作为催化剂，在惰性气氛下进行催化Negishi交叉偶联反应（图一c图，图二），他们发现该催化剂确实具有较好的活性。为了进一步研究充放电过程，他们将不同充放电状态的样品进行了详细分析。发现样品在放电1.1V时，几乎不存在催化效果。而放电到0.75和0.4V之后，该有机反应的产率逐渐升高（表一）。由于该电极材料是一种混合物（活性物质、导电添加和粘合剂），被直接用于催化有机反应，因此该材料的催化效果并没有商业的催化剂那么好（四(三苯基膦)镍），但是这种跨领域搭建有机合成与电化学电池的桥梁思路值得推广和借鉴。

图二、Negishi交叉偶联反应

表一、不同充放电状态的电极样品用于Negishi交叉偶联反应

^ap-Iodoanisole: 1 mmol, phenylzinc chloride: 1 mmol, solvent: 3 mL of THF, catalyst: 0.05 mmol Ni, isolated yield, n.r.= no reaction. ^bp-Iodoanisole: 10 mmol, phenylzinc chloride: 15 mmol, solvent: 30 mL of THF, catalyst: 0.5 mmol, GC yield.

通过对该材料的结构和充放电过程进行详细分析，该团队对获得的共轭配位聚合物材料结构、化学态以及储能机理进行了深入探讨。该工作发表在Angew. Chem.上（Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201908274），论文第一作者为华中科技大学光学与电子信息学院博士生陈远，通讯作者为王成亮教授。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201908274 

本文由华中科技大学王成亮教授课题组供稿。

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