氧化偶氮（Azoxy-）、偶氮（Azo-）和胺類（Amine-）芳香化合物是重要的化工原料和有機前體。尤其是偶氮染料，約占世界工業(yè)染料的70%。硝基芳烴還原是合成這三種產(chǎn)物最直接、最常用的方法，但這一方法存在兩大問題。首先，硝基的還原是分步進(jìn)行的，其還原程度難以控制，目前的大部分合成方法能夠得到熱力學(xué)穩(wěn)定的苯胺，卻難以高選擇性、高效率地制備氧化偶氮和偶氮化合物。其次，目前的方法常使用氫氣或水合肼作為氫源，二者的官能團兼容性不高，且前者高壓易燃，后者有毒，因而存在嚴(yán)重的安全風(fēng)險和環(huán)境風(fēng)險。因此，我們需要發(fā)展綠色、可控、高選擇性的合成方法。最近，天津大學(xué)張兵課題組提出了一種新型合成方法，以CoP納米片為陰極催化材料，以水為氫源，電催化硝基芳烴還原合成這三類產(chǎn)物，有望解決上述兩大問題。該方法綠色環(huán)保，并可在不同電壓條件下高選擇性合成不同產(chǎn)物。CoP納米片具有優(yōu)異的電催化產(chǎn)氫性能，調(diào)節(jié)陰極電壓即可調(diào)控CoP表面的活性氫濃度，同時調(diào)控CoP表面硝基還原中間體的種類和濃度，進(jìn)而調(diào)控產(chǎn)物的選擇性：低電壓下，活性氫濃度低，中間體亞硝基苯和苯基羥基胺濃度高，主要發(fā)生亞硝基苯和苯基羥基胺的雙分子偶聯(lián)反應(yīng)生成氧化偶氮苯；高電壓下，活性氫濃度高，亞硝基苯濃度低，主要發(fā)生亞硝基苯的直接氫化反應(yīng)得到芳基胺類化合物。與傳統(tǒng)方法相比，新方法具有諸多優(yōu)勢：產(chǎn)物選擇性的改變相對簡便，只需調(diào)整電壓，而無需對催化劑進(jìn)行修飾或使用特殊光源；轉(zhuǎn)化率和選擇性高，氧化偶氮、偶氮和胺類產(chǎn)物的收率和選擇性大都高達(dá)99%；反應(yīng)條件溫和，具有很好的底物普適性和官能團兼容性；以1.5V干電池為電源，可以在陰極硝基還原的同時，在陽極進(jìn)行辛胺氧化，從而同時制備氧化偶氮和腈類化合物。這種以水為氫源，通過電壓調(diào)控產(chǎn)物選擇性的方法也有望用于其他有機合物的選擇性電合成。相關(guān)成果題為“Potential-Tuned Selective Electrosynthesis of Azoxy-, Azo- and Amino- Aromatics over a CoP Nanosheet Cathode”，發(fā)表于《國家科學(xué)評論》（National Science Review，NSR）。
