1,3-二烯烃的羰基化反应研究进展

1,3-丁二烯是石脑油裂解过程C_4馏分中最主要的组分,通过羰基化反应合成的下游产品己二醛、己二酸、己二酸二甲酯在尼龙、增塑剂、医药中间体等的生产上有重要应用.但是如何高效高化学/区域选择性合成这类高附加值产品一直是有机化学研究以及工业化生产的难题.综述了近年来1,3-二烯类化合物(特别是1,3-丁二烯)发生羰基化反应(氢甲酰化反应、氢酯化反应、氢羧基化反应)构建高附加值化学品的研究进展,并对该方法存在的难点以及未来发展方向进行了阐述和展望.     

区域选择性羰基化反应研究进展

羰基化反应是指在催化剂存在的条件下,将羰基(C=O)引入到底物分子(如不饱和烃、烷基卤化物、醇、胺等)中的转化过程.羰基化反应是制备羰基化合物的重要途径,能提供高附加值、高纯度的含羰化合物.我们首先综述了羰基化反应的发展历史,随后介绍了氢甲酰化反应、氢羧基化反应、氢酯化反应、胺羰基化反应等几类羰基化反应,尤其重点关注这几类反应区域选择性调控手段.最后对区域选择性羰基化反应未来发展方向和趋势进行了展望.     

乙炔羰基化反应催化剂:由均相到多相

基于非石油路线制备的乙炔小分子,其羰基化反应可制备大量高附值化学品,在CO排放的环境治理以及化学品应用方面有着十分重要的意义.本文主要概述了乙炔羰基化反应的催化剂由均相到多相的研究进展,总结了乙炔单/双羰基化催化剂种类及添加剂对反应活性的影响.基于反应机理分析提出调控结构敏感性因素(尺寸效应及形貌效应)制备高效催化剂的...     

钯催化烯烃的不对称马氏氢胺羰基化反应

一氧化碳参与的羰基化反应是有机合成中最重要的反应之一.烯烃的氢羰基化反应已经被广泛应用于药物、材料及精细化学品的工业生产中[1].例如,乙烯的甲氧羰基化反应被用于甲基丙烯酸甲酯的工业合成,然而,该领域仍有许多挑战性难题尚未得到有效解决.烯烃的氢胺羰基化反应能以原子经济性的方式合成酰胺,且已经实现该类反应的区域选择性控制,但是,如何同时控制该类反应的区域选择性和对映选择性,以简单易得的烯烃和一氧化碳为底物直接合成手性酰胺类化合物,仍是一个悬而未决的重要难题.     

金属-有机骨架衍生催化剂在二氧化碳加氢和费托合成反应中的应用

CO₂加氢和费托合成反应是C1化学中重要的研究领域,CO₂加氢制备高附加值化学品和燃料有助于降低大气中CO₂浓度,减轻化石燃料消耗的压力;费托合成反应是以非石油资源为原料生产液体燃料和化学品的重要路径。 开发新型、高效、稳定的催化剂是CO₂加氢和费托合成反应的关键点之一。 利用金属-有机骨架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)材料的特点制备的MOFs衍生催化剂在CO₂加氢和费托合成反应中具有较好的应用前景。 本文综述了CO₂加氢和费托合成反应中MOFs衍生催化剂的制备方法,以及催化剂在各反应中的催化性能,并对目前所存在的问题以及今后的发展进行了总结和展望。     

Ru/CeO2催化剂催化苯乙烯氢甲氧基羰基化反应高选择性制备直链酯类化合物

酯类化合物在工业上具有广泛应用,例如可用于合成香水、调味剂(味精)、洗涤剂和表面活性剂等.其中,烯烃的氢烷氧基羰基化反应是一种合成酯类化合物的重要方法,其低消耗、100%的原子经济性和原料的易获得等优势使其在制备酯类化合物中成为一个有效且实际可行的方法.对于该反应,文献多采用Pd或Rh的络合均相催化剂,其中控制反应过程中直链酯类化合物(L)和支链酯类化合物(B)的选择性是一项颇具挑战性的课题.虽然目前可通过配体的设计和修饰来调节,但多集中在均相催化体系,因此在选择性调变方面的研究仍很欠缺.相对于均相催化,多相催化由于产物易分离和提纯、催化剂可循环使用等优势而逐渐引起了研究者的广泛关注.在多相催化体系中, Pd负载在强酸性树脂作为催化剂已被应用于苯乙烯氢甲氧基羰基化反应,但在该反应中支链酯类化合物为主要产物.因此,寻找一个可有效改善多相反应体系中选择性问题的方法是非常有意义的.在本研究工作中,我们分别以CeO2纳米颗粒(NP)、CeO2纳米棒(Rod)和CeO2纳米立方体为载体,利用浸渍法制备了Ru/CeO2、Ru/CeO2-rod和Ru/CeO2-cube三种催化剂,并进一步用于苯乙烯氢甲氧基羰基化反应.探究了CO压力、反应温度和反应时间对三种催化剂催化苯乙烯氢甲氧基羰基化反应的影响.结果表明, Ru/CeO2作为多相催化剂催化苯乙烯氢甲氧基羰基化反应时,苯乙烯选择性高于99%,直链酯选择性为83%,支链酯选择性为12%.机理研究表明,该反应为自由基机理.动力学分析表明,该反应的反应活化能为48.50 k Jmol^–1.结合三种催化剂的反应活性以及HRTEM结构表征结果可知,该反应中L/B比值与Ru的尺寸有较大关系.进一步的拉曼表征和NH3-TPD表征结果证明, Ru的尺寸与金属-载体之间的相互作用以及催化剂表面的氧空位浓度有直接关系.     

乙醇直接气相羰基化新催化剂

醇的羰基化合成是极有工业价值的过程 ,也是绿色化学中提倡的原子经济性反应 [1] .甲醇均相羰基化合成醋酸是 Monsanto公司成功开发应用的典范 [2 ] ,而乙醇羰基化合成丙酸或丙酸乙酯的研究尤其重要 .前文对一种性能优良的负载型 Ni系催化剂用于乙醇常压气相羰基化合成丙酸及其酯作了报道 [3,4] ,与均相羰基化相比 ,该反应具有条件温和 ,不使用贵金属铑 ,催化剂与产物不存在分离上的困难等优点 ,但反应体系仍需使用卤化物作促进剂 .由于碘乙烷的存在 ,反应系统设备腐蚀严重 (有 HI生成 ) ,产物分离精制复杂 .目前 ,醇的均相羰基化及多相羰…     

氢对气相甲醇羰基化催化体系的影响

 主要讨论了氢对甲醇气相羰基化催化体系的影响．采用多孔碳化聚偏二氯乙烯小球负载金属镍催化体系，在不同进气条件下进行甲醇羰基化反应，得到不同氢含量时催化剂的活性和稳定性数据，以及氢对催化体系的微扰数据，并对催化剂的表面形态用SEM进行了表征，以评价氢的影响．从三个方面分析了氢对气相甲醇羰基化催化体系的影响，认为适量存在的氢对长时间保持催化剂活性是有利的．     

Ru/CeO_2催化剂催化苯乙烯氢甲氧基羰基化反应高选择性制备直链酯类化合物（英文）

酯类化合物在工业上具有广泛应用,例如可用于合成香水、调味剂(味精)、洗涤剂和表面活性剂等.其中,烯烃的氢烷氧基羰基化反应是一种合成酯类化合物的重要方法,其低消耗、100%的原子经济性和原料的易获得等优势使其在制备酯类化合物中成为一个有效且实际可行的方法.对于该反应,文献多采用Pd或Rh的络合均相催化剂,其中控制反应过程中直链酯类化合物(L)和支链酯类化合物(B)的选择性是一项颇具挑战性的课题.虽然目前可通过配体的设计和修饰来调节,但多集中在均相催化体系,因此在选择性调变方面的研究仍很欠缺.相对于均相催化,多相催化由于产物易分离和提纯、催化剂可循环使用等优势而逐渐引起了研究者的广泛关注.在多相催化体系中, Pd负载在强酸性树脂作为催化剂已被应用于苯乙烯氢甲氧基羰基化反应,但在该反应中支链酯类化合物为主要产物.因此,寻找一个可有效改善多相反应体系中选择性问题的方法是非常有意义的.在本研究工作中,我们分别以CeO_2纳米颗粒(NP)、CeO_2纳米棒(Rod)和CeO_2纳米立方体为载体,利用浸渍法制备了Ru/CeO_2、Ru/CeO_2-rod和Ru/CeO_2-cube三种催化剂,并进一步用于苯乙烯氢甲氧基羰基化反应.探究了CO压力、反应温度和反应时间对三种催化剂催化苯乙烯氢甲氧基羰基化反应的影响.结果表明, Ru/CeO_2作为多相催化剂催化苯乙烯氢甲氧基羰基化反应时,苯乙烯选择性高于99%,直链酯选择性为83%,支链酯选择性为12%.机理研究表明,该反应为自由基机理.动力学分析表明,该反应的反应活化能为48.50 k Jmol–1.结合三种催化剂的反应活性以及HRTEM结构表征结果可知,该反应中L/B比值与Ru的尺寸有较大关系.进一步的拉曼表征和NH3-TPD表征结果证明, Ru的尺寸与金属-载体之间的相互作用以及催化剂表面的氧空位浓度有直接关系.     

硒催化2-氨基苄醇氧化羰基化合成1,4-二氢-2H-3,1-苯并噁嗪-2-酮（英文）

1,4-二氢-2H-3,1-苯并噁嗪-2-酮作为一种重要的母体骨架广泛存在于生物活性化合物中.此外,在有机合成中它可作为经受热脱羧生成氮杂-邻二亚甲基苯的有效工具.文献报道的合成1,4-二氢-2H-3,1-苯并噁嗪-2-酮的方法有:2-氨基苄醇与光气或其替代物反应,钯或硫催化的2-氨基苄醇与CO的羰基化反应,钯或硒催化的2-硝基苄醇与CO的羰基化反应,钯催化的2-叠氮基苄醇直接羰基化反应或2-叠氮基苄醇的氮杂-维悌希(aza-Wittig)/杂累积多烯调节的环合反应,苯并呋喃酮的胺解-霍夫曼重排反应,硼氢化锂还原1,2-二氢-3,1-苯并噁嗪-2,4-二酮,以及2-羟甲基苯基氨基甲酸酯的分子内亲核取代反应.上述合成方法存在原料毒性高或成本高且来源不便、原子经济性低、有腐蚀性废物或CO_2排放、CO利用率低、催化剂昂贵且难以循环使用、反应步骤较多等缺陷,因此发展绿色、高效、经济的合成新途径具有重要意义.本文采用廉价易得的非金属硒作催化剂,用CO作羰基化试剂,O_2作氧化剂,通过硒催化2-氨基苄醇的氧化羰基化反应直接合成了目标产物1,4-二氢-2H-3,1-苯并噁嗪-2-酮.通过考察反应时间、反应温度、催化剂硒的用量、助催化剂种类及用量、CO和O_2的比例及溶剂种类等影响因素,得到了优化的反应条件,目标产物收率最高可达87%.实验证实,该Se/CO催化体系具有相转移催化功能.反应前硒以粉末形式存在于反应体系中,为多相体系;反应开始后,硒粉参与羰基化反应形成可溶活性化合物,从而成为均相体系;反应完成后硒粉经氧化可重新从反应介质中沉淀析出,又变为多相体系.因此,该体系既实现了高效的均相催化反应,又便于催化剂分离回收,且回收的硒可重复使用,其催化活性基本保持不变.结合相关文献,我们提出了该反应的机理:在助催化剂三乙胺存在下,硒首先与CO反应原位生成羰基硒,然后羰基硒先后接受2-氨基苄醇中氨基和羟基的亲核进攻生成目标产物,同时释放出硒化氢,硒化氢再被O_2氧化为硒,从而进入下一轮催化循环反应.总之,我们成功开发出一条绿色、高效、经济的1,4-二氢-2H-3,1-苯并噁嗪-2-酮合成新途径.用廉价易得且能循环使用的硒替代贵金属钯作催化剂,用CO替代剧毒光气或其衍生物作羰基化试剂,O_2作氧化剂,硒催化的2-氨基苄醇氧化羰基化反应可顺利进行,以87%的良好收率得到目标产物,具有成本低、原子经济性高、CO利用率高、步骤简短、无腐蚀性废物或温室气体CO_2排放、无光气使用及环境相对友好等优点.     

Photopromoted Carbonylation of Olefins with Carbon Dioxide by Transition Metal Complexes Catalysis

The carbonylation of olefins is important and essential methods to synthesize organic compounds,Which requires high temperature (150-200℃) and high pressure (10~20MPa) in addition to precious metal complex catalysts (such as Ru,Rh, Ir)^[1], In recent years photopromoted organic syntheses have received more and more attentions that were called environmentally friendly technique because of their ambient reaction conditions,high reactivities and selectivities and a little pollution^[2]. Photopromoted carbonylation can be completed in ambient conditions and by non-precious complexes catalysts, and especially photopromoted methoxycarbonylation of olefins could give better results^[3,4]. In previous papers we have established that the methoxycarbonylation of olefins with carbon dioxide could be carried out in place of carbon monoxide.     

Microwave-enhanced carbonylative generation of indanones and 3-acylaminoindanones

The development of microwave-accelerated protocols for palladium(0)-catalyzed carbonylative cyclization of unsaturated aryl bromides and chlorides is described. By employing o-bromostyryl derivatives lacking substituents on the vinylic bond, molybdenum hexacarbonyl-mediated in situ carbonylation delivered a set of indan-1-one products in high yield after only 20 min of heating. Without the addition of the tri-tert-butylphosphine releasing Fu-salt ((t-Bu)(3)PHBF(4)), only incomplete conversions of sluggish o-styryl bromides and chlorides were realized. Internal and chemoselective palladium(0)-catalyzed Heck arylations of enamides afforded suitable starting materials for subsequent rapid ring-closing reactions. Microwave-heated intramolecular in situ carbonylation of these electron-rich and sterically congested olefins conveniently afforded eight functionalized 3-acylaminoindanone derivatives in a novel synthetic process. Attempted carbonylative annulation of electron-poor o-bromocinnamic acid derivatives furnished only the corresponding lactones via a competing hydroxycarbonylation-Michael addition reaction sequence.     

Palladium-catalyzed carbonylative reaction of 1-(2,2-dibromovinyl)-2-alkenylbenzene and carbon monoxide, with phenol or alcohol

A palladium-catalyzed carbonylative reaction of 1-(2,2-dibromovinyl)-2-alkenylbenzene and carbon monoxide, with phenol or alcohol, is reported, which affords 1-methylene-1H-indene-2-carboxylates in moderate to good yields. This cascade process, which includes carbonylation and Heck reaction, proceeds smoothly with good functional group tolerance and high selectivity.     

1,4-双(9-O-奎宁)-2,3-二氮杂萘-OsO4催化烯烃的不对称氨羟化反应

在氧化-供氮试剂N-氯代氨基甲酸苄酯存在下,1,4-双(9-O-奎宁)-2,3-二氮杂萘-OsO4催化剂在5种烯烃的不对称氨羟化反应中表现出极高的对映选择性(85%～99%e.e.)和区域选择性,产率48%～68%.     

杂环化合物的羰基化反应

综述了近40年来杂环化合物和一氧化碳在金属络合物催化下的羰基化反应,详细讨论了不同类型反应的有关机理,并展望了该领域的研究前景.     

Recent Advances on Gallium-Modified ZSM-5 for Conversion of Light Hydrocarbons

Light olefins are key components of modern chemical industry and are feedstocks for the production of many commodity chemicals widely used in our daily life. It would be of great economic significance to convert light alkanes, produced during the refining of crude oil or extracted during the processing of natural gas selectively to value-added products, such as light alkenes, aromatic hydrocarbons, etc., through catalytic dehydrogenation. Among various catalysts developed, Ga-modified ZSM-5-based catalysts exhibit superior catalytic performance and stability in dehydrogenation of light alkanes. In this mini review, we summarize the progress on synthesis and application of Ga-modified ZSM-5 as catalysts in dehydrogenation of light alkanes to olefins, and the dehydroaromatization to aromatics in the past two decades, as well as the discussions on in-situ formation and evolution of reactive Ga species as catalytic centers and the reaction mechanisms.     

添加稀土氯化物对甲醇低压气相羰基化制备醋酸的影响

将适量稀土添加到镍基催化剂中，并用BET、XRD和TPR对催化剂进行了表征， Ni-La/AC系列催化剂用于甲醇低压气相羰基化的结果表明，稀土（主要成分为LaCl3）对羰基化反应的诱导期、甲醇转化率和羰基化产物的收率产生了有利的影响，Ni（5%）-La （3.8%）/AC表现出较好的催化活性，比单金属负载Ni/AC催化剂在相同条件下，转化率提高了11.52%，羰基化主产物总收率提高了12.16%。     

硒催化反应最新研究进展

价廉易得的非金属硒作催化剂不但具有良好的催化活化CO的性能及反应过程相转移催化特性, 而且能循环使用. 用Se/CO催化体系替代贵金属催化羰基化法及剧毒的光气法进行羰基化反应及用Se/CO/H2O催化体系进行高选择性的还原反应, 具有反应条件温和、原子经济性高、成本低、环境友好、路线简短、后处理方便等优点, 因而引起人们的广泛关注. 概述了近几年来硒催化羰基化反应和硒催化选择性还原反应的最新研究进展, 并对硒催化反应的发展趋势进行了展望.     

Novel synthesis of 3-carboxamidolactam derivatives via palladium-catalysed aminocarbonylation

Aminocarbonylation of alkenyl and (hetero)aryl iodides using medium-sized 3-aminolactams as N-nucleophiles was carried out in the presence of in situ palladium(0) catalysts. While the iodoalkenes were converted to the corresponding carboxamide under mild reaction condition (1?bar of CO, 50?°C) by using Pd(OAc)₂/PPh₃ catalysts, the iodobenzene shown decreased reactivity (39% conversion after 2 days) under the similar reaction conditions in the presence of 3-aminoazepan-2-one. The reactivity of iodobenzene and other iodo(hetero)aromatic substrates was increased with 3-aminoazepan-2-one under high (40?bar) carbon monoxide pressure, but the chemoselectivity was shifted towards the 2-ketocarboxamides formed via double carbon monoxide insertion (except 2-iodopyridine). Changing triphenylphosphine to Xantphos, the expected carboxamides were chemoselectively formed in all cases when iodo(hetero)aryl substrates were used in the presence of all of the three 3-aminolactams under mild reaction conditions. The products synthesized in the reactions mentioned above were isolated in moderate to high yields.