氮杂环卡宾与过渡金属共催化反应研究进展

近年来,氮杂环卡宾作为有机小分子催化剂在共催化领域取得了飞速发展,氮杂环卡宾通过与Lewis酸、Brønsted酸、Brønsted碱、氢键等不同催化模式相结合,可以有效提升惰性底物的活性和催化体系的立体控制能力,该策略已经成为复杂手性分子骨架合成的重要工具.相对而言,由于氮杂环卡宾与过渡金属的强配位能力,其与过渡金属共催化反应依旧是氮杂环卡宾在共催化领域中长期存在的挑战性工作.目前,氮杂环卡宾在与钯、铜和钌的共催化反应中取得了重要进展,通过配体和反应体系中碱性强弱的调控,可以有效实现氮杂环卡宾与过渡金属配位的可控调节,避免催化剂失活的同时提升反应体系催化活性.这一策略已经被成功用于一些活性分子骨架构建.本文将对该领域中的研究进展进行介绍.     

三芳胺合成的研究进展

三芳胺化合物的合成方法主要有3种:(1)非金属催化的胺化反应;(2)铜催化的Ullnann反应,包括使用过量铜粉为催化剂的传统的Ullmann反应、使用相转移催化剂的Ullmann反应以及使用配体的post-Ullmann反应;(3)钯催化的Buchwald-Hartwig反应.该类反应活性的关键是配体的选择,根据配体结构的不同可分为双膦螯合型配体、单膦配体和非膦配体.对该类化合物的这几种合成方法的研究进展进行了总结.     

C1-对称手性氮杂环卡宾(NHC)配体的不对称合成及其催化性能研究

以喹啉醛与芳胺化合物的不对称还原胺化为关键步骤,设计合成了一类C₁-对称且兼具手性并环与大位阻N-取代基两种优势结构单元的手性氮杂环卡宾配体.进一步以钯催化的分子内α-芳基化反应和铜催化的功能化烯烃质子硼化反应为模型反应,详细研究了该类配体的结构与催化性能的关系,发现四氢喹啉骨架上的8-位取代基以及大位阻手性N-取代基均对提升配体的手性诱导能力具有重要作用.     

非钯催化剂催化Heck反应研究进展

非钯催化剂用于催化Heck反应有较多的报道.与钯催化剂相比,一些非钯催化剂(如镍、铜、钴等)显示了更优越的性能.近年来,铂、铑、钌、铁等催化体系也被用于Heck反应.对近年来非钯催化剂用于催化Heck反应的研究进行了归纳总结.     

钯催化烯烃不对称羰基化反应的研究进展

钯催化烯烃不对称羰基化反应是一种合成手性羰基化合物的有效方法之一,综述了近年来钯催化烯烃不对称羰基化反应的最新研究进展,重点讨论了配体、催化体系、反应条件等因素对烯烃羰基化反应的影响,并对烯烃不对称羰基化反应的区域选择性和对映选择性以及可能的反应机理进行了探讨.     

芳烃化合物液(均)相催化羟化反应研究进展

本综述以催化活性中心的原子种类为分类标准,着重于催化活性物种和催化反应机理的研究,系统地总结了自90年代以来苯及其芳烃化合物羟化合成在均相催化体系的研究进展.从研究趋势分析,人们从简单的无机盐均相催化体系过渡到合成仿生含氮配体的络合物作为催化剂的液-液两相催化体系,目前以铁、钒、铜和钯为催化活性中心的配合物液相催化体系的研究比较集中.从研究机理上来看,研究者运用多种研究手段和方法,提出了在各自研究体系中的*OH、高价金属氧配合物、金属氧或过氧或氢过氧化合物(或自由基)的羟化活性物种的自由基机理和配合物机理等.     

膦配体电子和空间效应对钯催化羰化酯化反应的影响

膦配体修饰的钯催化剂在不饱和化合物羰化酯化反应中使用广泛,其催化活性在很大程度上取决于金属周围的配体环境。膦配体电子和空间效应的调变,可以实现定向催化,甚至可以预测催化行为。新催化反应的开发和现有催化反应的优化都可以通过膦配体的合理设计来实现。配体已经是成为公认的最重要的需要详细研究的变量之一。本文综述了钯催化烯烃羰化酯化反应中,单齿膦配体、双齿膦配体、半稳定膦配体电子和空间效应对活性和选择性的调控作用,并对面临的问题和未来的发展方向进行了探讨,以期对未来设计高效高选择性羰化酯化反应催化体系提供指导。     

水相钯催化Suzuki反应

钯催化的Suzuki反应是构建Csp2—Csp2键的主要方法之一,已广泛应用于医药、天然产物及先进功能材料等联芳类化合物的合成.近年来,水相Suzuki反应引起了人们的高度关注.对以纯水及水/有机混溶剂为介质的水相Suzuki反应的研究进展作一综述,特别是围绕如何解决水相Suzuki反应活性的问题,以催化体系为主线,重点介绍了水溶性配体/钯、表面活性剂、微波促进的非水溶性配体/钯及无配体钯等催化体系在水相Suzuki反应中的应用.     

钯催化卤代芳烃的胺化反应的研究进展

钯催化卤代芳烃的胺化是合成芳胺化合物的重要方法,综述了近年来钯催化卤代芳烃与胺等不同含氮化合物的胺化反应研究进展,重点讨论了钯催化剂配体的结构、反应物比例、溶剂及温度等因素对反应的影响.     

钯催化[4+2]环加成反应的研究进展

综述了近年来钯催化[4+2]环加成反应的研究进展.重点讨论了钯催化[4+2]环加成反应的影响因素,如二烯体和亲二烯体、催化剂用量、配体、溶剂、反离子、温度及反应时间     

多金属氧簇催化研究进展

多金属氧簇由于其组成和结构易于调控、具有酸性、氧化还原性、低毒性和低腐蚀性等优点,作为工业催化剂具有广阔的应用前景,是多酸化学领域的研究热点之一。本文综述了近5年来多金属氧簇在催化领域中研究的新进展,主要包括多金属氧簇的酸催化、氧化催化、双功能催化、加氢和活化二氧化碳合成碳酸酯等催化反应以及多金属氧簇的工业化应用等,并对未来发展趋势进行了展望。     

Asymmetric Gold‐Catalyzed Lactonizations in Water at Room Temperature

Asymmetric gold‐catalyzed hydrocarboxylations are reported that show broad substrate scope. The hydrophobic effect associated with in situ‐formed aqueous nanomicelles gives good to excellent ee’s of product lactones. In‐flask product isolation, along with the recycling of the catalyst and the reaction medium, are combined to arrive at an especially environmentally friendly process.     

A Sequential Umpolung/Enzymatic Dynamic Kinetic Resolution Strategy for the Synthesis of γ-Lactones

Combining biological and small-molecule catalysts under a chemoenzymatic manifold presents a series of significant advantages to the synthetic community. We report herein the successful development of a two-step/single flask synthesis of γ-lactones through the merger of Umpolung catalysis with a ketoreductase-catalyzed dynamic kinetic resolution, reduction, and cyclization. This combined approach delivers highly enantio- and diastereoenriched heterocycles and demonstrates the feasibility of integrating NHC catalysis with enzymatic processes.     

Suzuki反应中催化体系的研究进展

随着过渡金属催化的交叉偶联反应的出现,有机合成化学在20世纪的最后25年得到了快速的发展,并且这些反应的重要性被普遍认可.其中,Suzuki偶联反应因其多功能性、兼容性和对包括材料科学和药物合成在内的多种学科的关键贡献,而占据了更加特殊的地位.尽管到2010年为止Suzuki反应已取得重大进展,但随着可持续和绿色化学发展的需求,Suzuki反应的催化体系仍待进一步优化提高.这里概述的催化剂为C-C键的构建提供了方便和绿色的合成途径.在这篇综述中,我们总结了科研工作者对于Suzuki反应在改进催化剂制备策略、优化催化反应条件、提高催化剂重复利用性能和降低催化剂成本方面做的一系列研究.     

《物理化学学报》2010年刊发催化领域文章的述评

《物理化学学报》2010年刊发了89篇与催化相关的文章,其中53篇研究性文章的主题分属于石油加工、催化氧化、催化加氢、生物质转化、光催化、合成气和甲醇转化、理论催化、电催化和环境催化等9个方向.本述评着重介绍了能源转化和利用方面的文章,指出针对我国的可持续发展目标,设计化石能源和可再生能源的廉价、高效、环境友好的催化剂...     

稀土金属在不对称催化中的应用:从均相催化到异相催化

稀土金属的配位数较高,可通过容纳大型手性配体,构筑手性环境,催化不对称反应的定向发生,在工业生产特别是制药工程中具有重要应用价值.本文以Henry反应、Mannich反应和Strecker反应为例,总结回顾了稀土金属催化剂在此类反应中的设计思路、性能特点与应用前景,旨在展现稀土金属催化剂兼具融合均相催化与异相催化的优势...     

Designed Precursor for the Controlled Synthesis of Highly Active Atomic and Sub‐nanometric Platinum Catalysts on Mesoporous Silica

The development of new methods to synthesize nanometric metal catalysts has always been an important and prerequisite step in advanced catalysis. Herein, we design a stable nitrogen ligated Pt complex for the straightforward synthesis by carbonization of uniformly sized atomic and sub‐nanometric Pt catalysts supported on mesoporous silica. During the carbonization of the Pt precursor into active Pt species, the nitrogen‐containing ligand directed the decomposition in a controlled fashion to maintain uniform sizes of the Pt species. The nitrogen ligand had a key role to stabilize the single Pt atoms on a weak anchoring support like silica. The Pt catalysts exhibited remarkable activities in the hydrogenation of common organic functional groups with turnover frequencies higher than in previous studies. By a simple post‐synthetic treatment, we could selectively remove the Pt nanoparticles to obtain a mixture of single atoms and nanoclusters, extending the applicability of the present method.     

甲烷直接催化氧化制备甲醇近期研究进展北大核心CSCD

甲烷合成甲醇的方法包括间接法和直接催化氧化(DMTM)法,但是间接法对设备要求高,且甲烷转化率与甲醇选择性均不理想,DMTM法可通过一步反应高选择性制备甲醇,有巨大的应用潜力。对于甲烷DMTM法合成甲醇,均相催化体系通常需要特殊反应介质与贵金属催化剂相结合,虽然反应效率高,但对反应设备有腐蚀性,产物不易分离,应用前景差。液相-异相催化一般使用H_(2)O_(2)作为氧化剂,Au、Pd、Fe和Cu等金属元素作为催化剂主要活性组分,·OH是主要的氧化活性物,可在低温下实现甲烷的活化氧化。因此,异相催化体系是目前研究的主流。气相-异相催化主要使用O_(2)和N_(2)O为氧化剂,前者氧化性更强,后者对于产品选择性更好,此外,厌氧体系中H_(2)O也可直接作为氧供体,常用Cu、Fe、Rh等元素作为催化剂。沸石分子筛是使用最广泛的载体,金属氧化物、金属有机骨架化合物(MOFs)和石墨烯也均有涉及,多金属协同催化已经取得了很好的效果。本文主要总结与概述了热催化甲烷直接催化氧化制备甲醇的近年相关研究,并对今后的研究方向做出了展望。     

Two-Metal Ion Catalysis in Enzymatic Acyl- and Phosphoryl-Transfer Reactions

Numerous studies, both in enzymatic and nonenzymatic catalysis, have been undertaken to understand the way by which metal ions, especially zinc ions, promote the hydrolysis of phosphate ester and amide bonds. Hydrolases containing one metal ion in the active site, termed mononuclear metallohydrolases, such as carboxypeptidase. A and thermolysin were among the first enzymes to have their structures unraveled by X-ray crystallography. In recent years an increasing number of metalloenzymes have been identified that use two or more adjacent metal ions in the catalysis of phosphoryl-transfer reactions (R-OPO₃ + R′-OH → R′-OPO₃ + R-OH; in the case of the phosphatase reaction R′-OH is a water molecule) and carbonyl-transfer reactions, for example, in peptidases or other amidases. These dinuclear metalloenzymes catalyze a great variety of these reactions, including hydrolytic cleavage of phosphomono-, -di- and -triester bonds, phosphoanhydride bonds as well as of peptide bonds or urea. In addition, the formation of the phosphodiester bond of RNA and DNA by polymerases is catalyzed by a two-metal ion mechanism. A remarkable diversity is also seen in the structures of the active sites of these di- and trinuclear metalloenzymes, even for enzymes that catalyze very similar reactions. The determination of the structure of a substrate, product, stable intermediate, or a reaction coordinate analogue compound bound to an active or inactivated enzyme is a powerful approach to investigate mechanistic details of enzyme action. Such studies have been applied to several of the metalloenzymes reviewed in this article; together with many other biochemical studies they provide a growing body of information on how the two (or more) metal ions cooperate to achieve efficient catalysis.