磷钼钒杂多酸在苯直接羟化反应中的催化作用—H_2O_2活化机理的探讨

磷铝钒杂多酸(H_(3+n)PMo_(12-n)V_nO_(40))+H_2O_2体系在苯直接羟化反应中的催化行为和众所周知的Fenton试剂(Fe~(++)+H_2O_2)完全不同。酚是羟化的唯一产物;H_2O_2分解动力学曲线呈“S”型。电子光谱数据表明,H_2O_2分解过程形成两种中间络合物。以此为依据,提出了磷钼钒杂多酸对H_2O_2活化和苯羟化的反应机理,认为杂多酸阴离子上的钒离子先和H_2O_2形成过渡的金属过酸型络合物,然后再按自催化机理转化成金属过氧络合物,后者在反应中起活化H_2O_2和羟化苯的活性种作用。按此反应机理所得的动力学公式可以对实验结果作出比较合理的解释。     

2∶18磷钼杂多酸(盐)在H_2O_2分解反应中的催化作用

研究了2:18磷钼杂多酸(盐)(Dawson结构)对H_2O_2分解反应的催化行为。实验结果表明,H_6(P_2Mo_(18)O_(62))和1:12磷钼杂多酸H_3(PMo_(12)O_(40))相同,对H_2O_2分解无活性,而其盐类(Fe~(3+)、Cu~(2+))则有很好的催化活性,但对H_2O_2分解的动力学行为不同于1:12磷钼杂多酸盐,符合二级动力学反应关系式。这可能和这两种结构中抗衡阳离子所处环境不同有关。杂多酸阴离子中引入V,部份取代钼后所得实验结果与1:12磷钼钒杂多酸完全相同,表明引入的钒离子在两种结构中不仅有相同的环境而且是催化剂的活性种。     

磷钼钒杂多酸在苯直接羟化反应中的催化作用——O2活化机理的探讨

磷钼钒杂多酸在有供电子体存在下具有活化氧和使苯直接羟化的催化性能。以抗坏血酸和亚硫酸钠为还原剂的实验表明不同的还原体系吸氧动力学和羟化活性不同。根据氧化还原滴定、循环伏安法、电解还原羟化反应以及光谱实验等测定结果, 对这两个不同体系提出了各自可能的氧的活化机理。认为在以抗坏血酸为还原剂的情况下, 杂多酸阴离子通过三电子传递过程直接络合氧, 氧与阴离子形成中间络合物为控制步骤。在以亚硫酸钠为还原剂的情况下, 供电子体可能先与阴离子络合活化, 直接参与氧的活化过程, 供电子体与阴离子的还原络合为控制步骤。     

磷钼钒杂多酸在苯直接羟化反应中的催化作用——O_2活化机理的探讨

磷钼钒杂多酸在有供电子体存在下具有活化氧和使苯直接羟化的催化性能。以抗坏血酸和亚硫酸钠为还原剂的实验表明不同的还原体系吸氧动力学和羟化活性不同。根据氧化还原滴定、循环伏安法、电解还原羟化反应以及光谱实验等测定结果,对这两个不同体系提出了各自可能的氧的活化机理。认为在以抗坏血酸为还原剂的情况下,杂多酸阴离子通过三电子传递过程直接络合氧,氧与阴离子形成中间络合物为控制步骤。在以亚硫酸钠为还原剂的情况下,供电子体可能先与阴离子络合活化,直接参与氧的活化过程,供电子体与阴离子的还原络合为控制步骤。     

杂多化合物的催化性能研究——第四周期过渡金属取代的三元钼磷杂多化合物在H_2O_2分解反应中的催化作用

在合成缺位取代的钼磷杂多化合物Na_5[PM(H_2O)Mo_(11)O_(39)]·5H_2O[M=Mn~(2+)、Co~(2+)、Ni~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)的基础上,研究了它们在H_2O_2分解反应中的催化活性规律.并与相应的硫酸盐MSO_4在同一反应中的催化活性规律作了比较,发现虽在活性上缺位的杂多化合物较之硫酸盐高,但对过渡金属而言,其活性顺序是一致的.在此基础上,以含铜缺位取代的杂多化合物和CuSO_4为例,对它们在H_2O_2分解反应中的催化动力学性质作了深入的研究,对反应机理作了讨论.     

过渡金属的分子氢(η~2-H_2)络合物

<正> 金属对分子H_2的活化反应,在应用科学及理论科学中均为重要的化学反应。H—H键是一强健(键能为431240.4J/mol)。因此H_2分子对不饱和物及其它化合物的加成反应,必须通过金属中心(M)的催化活化,形成碱性中间物M,即金属一分子H_2络合物(以下简称为分子H_2络合物),随后H—H键断裂形成金属氢化物MH。这一过程在催化加氢反应中起着重要作用。它可按两种方式进行:     

钒钼磷杂多酸催化苯直接羟化为苯酚的动力学研究

以钒钼磷杂多酸作为催化剂,用紫外可见分光光度法研究了过氧化氢直接将苯氧化羟基化为苯酚反应的动力学行为。结果表明,该氧化羟化反应速率对底物苯、氧化剂和催化剂都是一级反应,反应的活化能为57.73kJ.mol-1。本文推测了杂多酸配合物催化苯氧化羟化为苯酚反应的过程,建立了该反应动力学数学模型,模型很好地解释了实验结果。     

磷钨钒杂多酸相转移催化剂的制备及其深度氧化脱硫性能

以钒原子取代的Keggin型磷钨杂多酸与不同的季铵类阳离子表面活性剂反应合成了一系列磷钨钒杂多酸相转移催化剂,采用红外和X射线衍射对催化剂进行了表征。以H_2O_2为氧化剂,对模型柴油的氧化脱硫反应进行了研究,考察了季胺类表面活性剂种类、不同季胺盐含量、催化剂用量、氧硫比、反应温度等参数对反应的影响。结果表明,所制备的杂多酸相转移催化剂保留有杂多酸阴离子和季铵盐阳离子的结构特征。[(C_(16)H_(33)(CH_3)_3) N]_3H[PW_(11)VO_(40)]催化剂具有最佳的氧化脱硫性能和重复使用性能,在n(催化剂)/n(模型柴油)=1∶80,n(H_2O_2)/n(模型柴油)=8∶1,反应温度50℃,反应时间3 h的反应条件下,二苯并噻吩的转化率可达到100%;催化剂重复使用五次后,转化率为99.7%。反应过程中,该催化剂与反应物形成微乳体系,如同一个均相混合物,而反应结束体系静置一段时间后,催化剂和产物又形成两相,通过离心法就可以快速分离和回收催化剂。     

十二钼磷酸(盐)在H_2O_2分解反应中的催化作用

实验发现,十二钼磷酸对H_2O_2分解几乎无活性,而其盐类(Fe~(3+)、Cu~(2+)、Co~(2+)、Mn~(2+))则都有很好的活性,认为活性种是杂多酸盐的抗衡阳离子。如在杂多酸阴离子中引入V,部份的取代钼,不仅催化剂活性随V的取代数有规律地增加,而且,动力学曲线具有S-型特征,表明反应中活性中心-阴离子中的钒和底物作用生成活性中间体。     

抗坏血酸氧化反应研究现状述评

本文讨论了近年来H_2A(抗坏血酸)氧化反应的研究.在有O_2参与时,H_2A与金属络合物形成三元络合物后被氧化,过程中存在A??和H_2O_2中间体.在无O_2时,氧化反应按外球电子转移机制进行.文中从电子转移理论,Taube的价键理论和Marcus理论给予讨论.并介绍了H_2A参与下的化学振荡反应的最新动态.     

杂多化合物催化性能的研究——在相转移条件下由十二钨磷杂多酸钠催化的H_2O_2分解反应动力学和机理

在相转移条件下研究了由Na_2HPW_(12)O_(40)(简写为PW_(12))催化的H_2O_2分解反应动力学。相转移催化剂氯代十六烷基吡啶与H_2O_2作用生成的含活性氧的中间化合物,在CHCl_3中溶解度很大但不稳定,可分解放出氧气。在此基础上,深入分析了两相反应的特点,提出了反应机理,首次推导出其反应动力学方程,并验证了与实验结果的一致性。     

钒(Ⅴ)-4-(2-吡啶偶氮)-间苯二酚-过氧化氢-结晶紫多元络合物萃取光度法测定微量钒

Minczewski曾用钒(V)-PAR-结晶紫萃取光度法测定了某些植物材料中的微量钒。该方法虽然灵敏,但显色络合物稳定性仅有5分钟,且操作烦琐,难于推广。钒(V)可以同PAR及H_2O_2形成稳定的红色络阴离子,并被用来测定钢和矿物中微量钒。我们研究了钒(V)-PAR-H_2O_2-结晶紫四元体系,它可在pH3.5～5.5的磷酸盐缓冲溶液中萃入苯-甲基异丁基酮中。萃取络合物对钒灵敏度高,选择性好,摩尔吸光系数ε=1.41×10~ε,吸光度3小时不变。用此体系萃取光度法测定了某些低合金钢中微量钒,结果满意。     

VCl2(PPh3)2甲醇溶液光还原氮和放氢反应动力学及氮还原氢化机理的探讨

进行了VCl_2(PPh_3)_2甲醇溶液光还原氮和放氢反应动力学的研究,提出了肼是氮还原为氨的中间物的动力学证据。说明Ⅴ(Ⅱ)络合物是活性物种。氮分子的光还原氢化反应的可能机理是:以形成线形桥式双核钒(Ⅱ)的双氮基络合物活化,受氢原子攻击,形成配位的二亚胺和游离的肼,肼再还原质子化变成氨。     

过氧化物酶模拟酶催化荧光反应的研究(Ⅰ)——MnTPPS_4-HVA-H_2O_2体系

首次研究了meso-四(4-磺基苯)卟啉和锰的络合物(MnTPPS_4)作为过氧化物酶模拟酶对高香草酸(HVA)和H_2O_2荧光反应的催化作用,拟订了用模拟酶测定痕量H_2O_2和葡萄糖的荧光测定方法,并对模拟酶和天然酶的性能进行了比较。用MnTPPS_4测定H_2O_2和葡萄糖的灵敏度分别可以达到8.5×10~(-8)mol/L的H_2O_2和0.5μgmL~(-1)的葡萄糖。     

金属酞菁催化的氧化反应:对细胞色素P-450催化的羟化反应的模拟

由金属酞菁(主要是铁酞菁)、抗坏血酸、氧构成的单加氧酶P-450新模拟体系,对苯的羟化具有显著的催化活性。实验证明,含氮大环配位体——酞菁和一般的含氮配位体相比,对中心金属离子的活化作用特别明显。根据电子光谱数据,发现由Fe~(2+)、抗坏血酸与适当配位体形成中间三元络合物是氧活化的重要步骤。据此,对其中抗坏血酸的作用以及形成中间双氧络合物的可能途径作了理论上和实验上的阐明,并在此基础上提出了苯羟化的作用机理。     

51VNMR研究磷钼钒系杂多酸的热稳定性

用NMR及IR、TG-DTA等手段研究具有Keggin结构的磷钼钒系杂多酸在空气中的热稳定性。实验结果表明:合成的杂多酸在各个Keggin单元中具有不同的钒含量。样品的热稳定性与其钒含量有关.随着钒含量的增加,keggin结构的热稳定性逐渐降低,但H_4PMo_(11)V_1O_(40)具有比H_3PMo_(12)O_(40)还要高的热稳定性。由于钒的取代,钼钒磷酸的热分解过程不同于钼磷酸。失去结构水使Keggin结构遭到破坏,但在室温下与水重新作用可使钼钒磷酸的Keggin结构恢复。     

基于多金属氧酸盐的介孔离子催化剂催化苯一步氧化制苯酚（英文）

苯酚是一种重要的有机化工原料,工业上主要采用合成路线长、原子利用率低、能耗高、环境污染严重的异丙苯法生产.当前,随着绿色化学的普及,H_2O_2催化苯一步氧化制苯酚受到越来越多的关注.在研究的众多催化剂中,钒取代杂多酸被认为是该反应最有效的催化剂之一.然而,纯杂多酸易溶于H_2O_2催化的苯羟基化反应体系,导致污染严重、后处理和分离困难.为了获得可回收的固体杂多酸催化剂,通常将其负载于多孔载体上,但这种方法常伴随着活性组分易溶脱,反应速率慢等缺点.因此,在H_2O_2催化苯一步氧化制苯酚体系中获得高效、可重复使用的杂多酸基固体催化剂仍然是一个挑战.采用有机单元修饰杂多酸是制备杂多酸基固体催化剂的有效方法.研究表明,有机基团的引入可以有效调控杂多酸的溶解性和氧化还原性.另一方面,催化剂中的疏水微环境也能有效促进非极性底物与催化活性中心的相互作用,提高反应速率,改善催化活性.因此,我们通过离子交换法将对二甲苯型双核咪唑离子液体阳离子与含钒杂多阴离子结合,研究制备了一种具有疏水微环境的介孔杂多酸基离子固体催化剂.采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、N2吸附-脱附和CHN元素分析等表征手段对催化剂进行全面分析.结果表明,该催化剂是一种具有较高比表面积的半无定形疏水有机杂多酸盐.在H_2O_2催化的苯一步氧化制苯酚反应中引导了液-固两相催化体系,在反应时间1 h,反应温度70 oC,苯酚产率可达到28.9%,与均相纯杂多酸的催化活性基本相当,且催化剂重复使用性能良好.催化剂构效关系和反应动力学研究表明,高比表面积和疏水微环境的构建加快了苯与催化活性中心的相互作用,提高了催化反应速率和产物选择性.同时,咪唑基离子液体阳离子通过分子内的电子相互作用改善了杂多阴离子的氧化还原能力,也赋予固体催化剂更高的催化活性.该研究为H_2O_2催化苯一步氧化制苯酚反应提供了一种制备简单,经济高效,可重复使用的杂多酸基固体催化剂.     

Zn取代的磷钨酸季铵盐无溶剂氧化苯甲醇合成苯甲醛

合成了一系列过渡金属Zn取代的Keggin型磷钨杂多酸的季铵盐,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)等方法表征了杂多化合物的结构.并将其用于苯甲醇无溶剂氧化合成苯甲醛的反应,考察了催化剂种类、反应条件对苯甲醇氧化的影响.实验结果表明,在无任何溶剂的情况下,Zn取代的Keggin型磷钨四丁基铵盐具有最佳的催化活性,反应时间仅为30 min,苯甲醇的转化率可以达到95.6%,苯甲醛的选择性达到了96.4%.在对杂多酸季铵盐结构的研究基础上,对可能的反应机理进行了初步探讨.     

醇类催化氧化反应的机理研究—半乳糖氧化酶化学模拟体系

本文研究了由Cu(Ⅱ)(PlC)_2、分子氧和碱构成的体系中醇类选择氧化生成相应醛、酮的反应机理,研究结果表明,该催化体系可作为半乳糖氧化酶催化作用的化学模型。根据原位电子光谱,ESR波谱对催化体系的考察,证明催化反应诱导期是Cu(Ⅱ)→Cu(Ⅰ)状态的转变过程,催化过程存在Cu(Ⅱ)/Cu(Ⅰ)价态的循环。相同配体的Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)络合物催化氧化反应的性能差异支持了上述结果。动力学研究表明,催化反应符合酶催化米氏方程的一般规律,根据以上结果,提出了一个由底物、双氧、Cu(Ⅱ)络合物形成的三元复合物中间物种的分解而生成产物醛、酮和H_2O_2的反应机理。     

单晶Au表面和Au/TiO_2(110)模型催化剂表面CO氧化反应机理和活性位（英文）

在分子尺度上介绍了Au/TiO_2(110)模型催化剂表面和单晶Au表面CO氧化反应机理和活性位、以及H_2O的作用.在低温(320 K),H_2O起着促进CO氧化的作用,CO氧化的活性位位于金纳米颗粒与TiO_2载体界面(Au~(δ+)O~(δ–)––Ti)的周边.O_2和H_2O在金纳米颗粒与Ti O_2载体界面边缘处反应形成OOH,而形成的OOH使O–O键活化,随后OOH与CO反应生成CO_2.300K时CO_2的形成速率受限于O_2压力与该反应机理相印证.相反,在高温(320 K)下,因暴露于CO中而导致催化剂表面重组,在表面形成低配位金原子.低配位的金原子吸附O_2,随后O_2解离,并在金属金表面氧化CO.