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?中大李光琴課題組Angew：NH2-MIL-53(Al)衍生為Al-NFM，用于電合成NH2OH并直接轉化為吡啶肟

用醛或酮和羥胺(NH₂OH)生產的吡啶肟類化合物已廣泛應用于醫藥、酶促和殺菌等領域。工業上生產羥胺(NH₂OH)的傳統途徑包括硝基甲烷水解、硝酸鹽還原法、拉氏法等，生產過程中不可避免地需要產品的分離、儲存和運輸，導致生產效率低、能耗高、廢物排放增加。

此外，NH₂OH的化學性質不穩定，加熱后爆炸的風險更大，對人體呼吸系統、皮膚、眼睛等都有刺激作用。因此，必須開發一種更安全、更清潔的NH₂OH生產方法來替代現有的生產模式。近年來，電催化氮氧化物(NO_x)還原反應(NO_xRR)為生成NH₂OH提供了一種可持續的途徑，該反應可以與有機物質的加氫反應結合，進一步合成有機含氮化合物。

然而，由于電催化NO_xRR制備NH₂OH的過程中同時存在多種競爭途徑和多電子轉移，包括析氫反應(HER)、底物前體加氫反應、氨(NH₃)生產和N-N偶聯，電化學NH₂OH的高效合成仍然是一個挑戰。因此，設計和開發高選擇性的催化劑是實現NH₂OH高效合成的關鍵。

基于此，中山大學李光琴課題組提出了一種新的方法，將NH₂-MIL-53(Al)衍生為表面分散有配位不飽和非晶Al位點的納米纖維膜(Al-NFM)，并將其用于電催化NO還原為NH₂OH以及NH₂OH直接轉化為吡啶肟類化合物。

實驗結果表明，所制備的Al-NFM催化劑能夠直接將電還原NO制備的NH₂OH轉化為吡啶-2-醛肟，該產物的法拉第效率和產率分別為49.8%和92.1%；同時，通過對工藝進行簡單地改變，也可以得到2-PAM產物(產率達65%)，并且該催化劑還具有優異的長期穩定性。

對于肟類化合物的形成，研究人員所提出的機制是：NO作為氮源可以被還原為NH₂OH，然后迅速攻擊醛或酮形成肟。此外，研究人員通過該方法成功合成了6種作為重要藥物中間體的吡啶肟類化合物，以及另外14種具有不同官能團的肟，證明了該合成策略的廣泛普遍性。

總的來說，通過電催化原位生成NH₂OH將有害NO_x轉化為高值醛藥肟產物具有廣闊的應用前景，為醫學和多學科科學的綜合提供了范例。

Electrocatalytic Synthesis of Pyridine Oximes using in Situ Generated NH₂OH from NO species on Nanofiber Membranes Derived from NH2-MIL-53(Al). Angewandte Chemie International Edition, 2023. DOI: 10.1002/anie.202312239

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