2-氯乙醇（ECH）是重要的大宗化学品之一，它在制造橡胶、染料、药品及农药等方面有着广泛的应用。在工业上，2-氯乙醇主要是通过乙烯或环氧乙烷（EO）与高浓度且腐蚀性较强的次氯酸或盐酸反应生产的，需要处理大量的无机含氯废物及有机副产物，存在严重的环境及安全问题。此外，次氯酸和盐酸的合成、纯化、运输、储存等过程也存在着能耗高、耗时长、成本高等问题。因此，开发一种基于廉价、安全氯源的策略，实现2-氯乙醇的绿色、高效合成具有重要的意义。

近日，分子+研究院刘翠波副教授等发表在《Angew. Chem. Int. Ed.》期刊上（2023, 62, e202216581）的论文“Preferential Adsorption of Ethylene Oxide on Fe and Chlorine on Ni Enabled Scalable Electrosynthesis of Ethylene Chlorohydrin”，不仅为2-氯乙醇的绿色和高效合成提供了一种新策略，也为设计协同催化位点材料提高电催化反应的活性和选择性提供了借鉴。该文章被评选为VIP文章。

首先，作者通过对反应过程的分析，提出利用氯化钠在电氧化过程中原位产生的氯自由基诱导环氧乙烷开环的策略，并设计合成了具有镍和铁双催化位点的NiFe₂O₄阳极材料，分别优先吸附氯自由基和环氧乙烷，且通过孤立的铁位点抑制氯自由基的自偶联生成氯气的副反应，以较低用量的氯化钠为氯源，实现了2-氯乙醇的高效电催化合成（图1）。

图1. 2-氯乙醇的合成策略对比

作者结合理论计算、电子顺磁共振谱、高分辨质谱及对比实验等对反应过程及关键反应中间体进行了详细研究，提出了可能的反应机制。此外，作者还自主搭建了流动式电化学反应装置，可在55 mA cm^-2的电流密度下实现185.1 mmol h^-1 的2-氯乙醇的高效合成，产率及氯的利用率均高达92.5 %（图2）。并与阴极脱氯氘代反应耦合，在阴阳极同时实现了氘代2-氯乙醇和氯氨吡啶酸（除草剂）的合成。

图2. 2-氯乙醇的连续电合成及成对电合成

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ange.202216581

刘翠波，天津大学“北洋学者英才计划”副教授，博士生导师。2020年6月入职天津大学，主要研究方向是重水为氘源的电催化氘代合成化学。近五年来，以第一/共一或共同通讯作者在J. Am. Chem. Soc.、Sci. Adv.、Nat. Commun.（4）、Angew. Chem. Int. Ed.（5）、Adv. Mater.（2）、Natl. Sci. Rev.、ACS Catal.（3）、CCS Chem.等期刊发表论文40余篇。目前，担任Materials、Current Alternative Energy和International Journal of Green Technology的编委和Frontiers in Nanotechnology的客座编辑，并发起题为“Catalyst Design in the Preparation of Deuterated Molecules”的专刊。同时，担任Nat. Commun. ACS Catal. Adv. Energy Mater.等期刊的审稿人。