聚合物键铑络合物的合成及其在催化二异丁烯氢甲酰化反应中的应用

苯乙烯、二乙烯基苯经悬浮共聚制成珠状、大孔共聚体(交联度8％,孔径r=3.0×10~2,比表面积25M~2/g,粒度0.2—0.4mm),再经氯甲基化、膦化或胺化等功能基反应制成聚乙烯苄基二苯基膦和八种聚乙烯苄胺树脂。用这些聚合物配位体和二-μ-氯四羰基二铑[Rh_2(CO)_4Cl_2]反应,制成九种聚合物键铑催化剂。测定了二-μ-氯四羰基二铑、九种聚合物配位体和聚合物键铑催化剂的红外光谱。比较了聚合物膦、胺二类配体催化剂的活性及N-取代基对聚合物苄胺-铑催化剂活性的影响。     

聚合物配位体络铑催化剂的合成及对二异丁烯氢甲酰化反应的催化性能研究

本文用含有多胺、多(胺基膦)和单齿的胺基膦、亚磷酸酯等配位基团的功能基化交联聚苯乙烯与二氯四羰基二铑反应得到了10种聚合物配位体络铑催化剂。用这些催化剂进行了二异丁烯的催化氢甲酰化反应(反应条件:110℃;100,80,60kg/cm~2;H_2/CO=1:1;6h;苯为溶剂),大多数催化剂表现出了良好的催化性能。催化剂的红外光谱证明了聚合物多胺配位体与铑活性中心之间具有多齿配位结构。文中还对催化过程的铑脱落现象进行了研究,讨论了配位体结构与铑脱落量及催化活性的关系,测定了铑脱落量与催化剂使用次数关系的曲线,考察了反应条件及外添加试剂对铑脱落的影响,并提出了催化剂可能的铑脱落机制。     

聚合物负载铑催化剂的稳定性研究—三氯化镧的影响

本文研究了聚合物负载铑催化剂引入三氯化镧后在氢甲酰化反应中的催化活性和稳定性,发现在大多数实验条件下,镧的引入对聚合物负载铑催化剂的性能有较大影响。     

硅胶键合膦的制备及其对铑络合物催化1-辛烯氢甲酰化反应的影响

以硅胶为载体, 采用键合接枝法将2-(二苯膦基)乙基三乙氧基硅烷(DPPES)共价键合于硅胶表面, 制备了性能优良的硅胶键合型膦配体(以SiO₂(PPh₂)表示). 以SiO₂(PPh₂)为配体, Rh(acac)(CO)₂ (acac:乙酰丙酮)为催化前体, 负载铑膦络合物催化剂(SiO₂(PPh₂)/Rh)在1-辛烯氢甲酰化反应中原位生成. 对生成的负载型催化剂和硅胶键合型膦配体进行了傅里叶变换红外(FTIR)光谱表征, 考察了膦/铑摩尔浓度比([P]/[Rh])、温度等因素对铑催化的长链1-辛烯氢甲酰化反应的影响. 结果表明, 膦/铑摩尔浓度比的增加能显著提高反应的成醛选择性, 降低铑的流失. 在[P]/[Rh]=12、363 K、2.0 MPa、1.5 h 的温和反应条件下, 1-辛烯转化率和成醛选择性分别可达98.4%和95.3%, 其催化活性与DPPES或三苯基膦(TPP)作配体时的均相铑催化相近. 催化剂循环4 次后, 反应活性无明显下降, 1-辛烯转化率均在97.0%左右, 经电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)检测,有机相中铑流失低于0.1%.     

几种新型聚合物配体的合成及其固载化铑催化剂的醛化性能研究

本文使用交联聚苯乙烯为载体合成了几种新型的聚合物配体和固载化铑催化剂,考察了它们对二异丁烯和戊烯-1氢甲酰化反应的催化性能,探讨了催化剂的铑脱落现象。     

铑基催化剂上CO／H2合成甲醇及乙醇反应中的氘逆同位素效应

1.前言 同位素效应是研究化学反应历程的一种有效方法。当反应键被同位素取代后,产生的同位素效应对于确定反应历程中的速控步聚可提供重要信息。本文在一系列铑基催化剂上,分别用H_2,D_2和CO进行合成甲醇及乙醇反应,首次观察到该反应具有显著的氘逆同位素效应。根据这一结果,结合我们先前提出的合成气反应机理,对铑基催化剂上甲醇及乙醇合成反应的可能的速控步骤作了初步探讨。     

螯合型羰基铑配合物催化甲醇羰基化反应的机理研究

报道了螯合型正方平面羰基铑配合物催化甲醇羰基化反应的机理研究. 通过含有两种与铑具有不同配位能力的授体的配体, 与四羰基二氯二铑形成螯合型正方平面阳离子配合物. 研究证明, 该类配合物在催化甲醇羰基化反应过程中, 其活性物种区别于文献报道的[Rh(CO)2I2]－阴离子. 配合物中铑与吡啶环上共轭N形成的N→Rh配键, 在羰基化反应过程中并非通常认为的断裂而是形成新的活性物种, 即配体与铑作为整体参与了CH3I的氧化加成及CH3COI的生成过程. 通过对相应的聚合物配体铑催化剂的研究, 进一步证实了这个反应机理. 这一结果, 对该类催化剂分子设计, 以及克服其工业使用中的催化剂沉淀失活等现象均有重要意义.     

几种聚合物胺-铑络合物的合成及其对环十二碳三烯选择加氢反应的催化性能

苯乙烯、二乙烯基苯经悬浮共聚合制成珠状、大孔、交联共聚休,再经氯甲基化、胺化反应制成聚乙烯基苄胺、苄甲胺、苄二甲胺、苄二乙胺树脂,用这些聚合物为配位体与Rh_2(CO)_4Cl_2,RhCl_3反应制成相应的聚合物胺-铑络合物催化剂,用这些催化剂在145℃,20kg/cm~2及在苯-乙醇混合溶剂中进行环十二碳三烯的催化加氢反应,考察了催化剂的活性、单烯烃生成选择性及重复使用性能。     

Rh(Ⅱ)催化吲哚衍生物[3+3]环化机理及产物性质分析

采用密度泛函理论研究了双铑催化3-重氮吲哚啉-2-亚胺与2H-吖丙因[3+3]内环化反应过程. 该过程主要包含铑金属卡宾体形成、 C―N键活化裂解和吲哚啉[3+3]内环化反应. 研究结果表明, 双铑催化剂发生偶联作用, 促进C-N偶联及2H-吖丙因C―N键裂解; 反应控速步骤为吲哚[3+3]环化反应过程, 铑催化剂在[3+3]环化前脱出. 对产物吡嗪并吲哚类化合物光电性质的分析表明产物具有较低空穴重组能, 吸收与荧光发射光谱存在较大斯托克斯位移. 因此该产物可作为潜在的空穴传输材料和荧光发射材料.     

铑(Ⅲ)催化N-苯氧基乙酰胺与亚甲基氧杂环丁酮氧化还原中性的碳氢活化/环化反应的机理研究（英文）

N-苯氧基乙酰胺是铑(Ⅲ)催化无外加氧化剂条件下碳氢活化反应中的一类典型底物.为了研究这类分子中O-NHAc部分作为氧化导向基团的起作用方式,通过密度泛函理论(DFT)计算研究了铑(Ⅲ)催化N-苯氧基乙酰胺与亚甲基氧杂环丁酮氧化还原中性的碳氢活化/环化反应的机理问题.结果显示,在形成铑(Ⅲ)杂七元环中间体后,直接的O—N键断裂形成铑(V)中间体的过程在能量上是不利的.相反,该中间体更容易发生β-氢消除/还原消除,从而得到铑(I)中间体,其再通过氢转移/O—N键断裂可再生活性的铑(Ⅲ)催化剂.形成烯基化中间体后,通过分子内的亲核取代反应即可得到最终产物.密度泛函理论(DFT)计算揭示的铑(Ⅲ)/铑(I)/铑(Ⅲ)催化循环过程为反应结果提供了深入理解.     

用于自修复复合材料的新型玻璃纤维负载铂催化剂:结构与活性

通过在玻璃纤维(GF)上接枝1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基环四硅氧烷(D4Vi)的方法,制备了一种新的负载型铂基催化剂(GF-Pt).制备过程是:先用甲基二氯硅烷对玻璃纤维表面进行硅烷化处理使玻璃纤维表面键合硅氢键,然后以Pt(0)-D4Vi络合物为催化剂催化D4Vi与硅氢键反应,从而在玻璃纤维表面接上D4Vi环并同时络合有铂.傅里叶变换红外光谱、场发射扫描电镜、X射线能谱和热重分析研究结果表明,D4Vi环成功地以共价键键合于纤维表面.采用苯乙烯与甲基二乙氧基硅烷的硅氢化反应对该催化剂的催化性能进行了表征.结果表明,该催化剂能在室温下有效地催化硅氢化反应,能符合所设计的聚合物基自修复复合材料体系的特殊要求.     

化学键联固相化催化剂的研究 Ⅱ.硅胶担载铑-膦系催化剂的合成和醛化活性

以膦化硅烷作桥联剂,硅胶作载体,用四种方法合成了化学键联固相化的RhCl(CO)(PPh_3)_2络合物催化剂。实验表明,以[RhCl(CO)_2]_2作原料,用先键联后络合法合成的催化荆(编号ⅡA)活性最高,在温度为110℃、压力为40kg/cm~2、合成气H_2/CO=1,液体空速(LHSV)为31/l.hr时,己烯-1醛化转化率为95.7%,庚醛选择性为100%。用ⅡA催化剂进行了温度、压力、空速和H_2/CO比等变量对上述反应活性的影响实验。并在较佳条件下(即110℃,40kg/cm~2),用己烯-1进行了205小时的寿命实验,实验过程中活性基本不下降,转化率一般在93%以上,选择性在95%以上,铑流失低于0.4ppm(液相产物中之浓度),此结果比用同系均相催化剂还好。计算了催化剂单位表面铑原子数、膦原子数以及其它表面性质,从而推导出催化剂的表面结构。     

铑膦配合物的加压原位核磁氢谱研究

在近似工业反应条件下(H2/CO=1:1, 1.0MPa, 70℃), 应用加温加压原位核磁共振技术, 考察了铑膦配合物催化剂HRh(CO)(PPh3)3-PPh3体系的烯烃醛化反应。结果表明,在烯烃醛化反应条件下, 反应液中存在羰基氢化铑中间配合物, 并在^1H NMR获得了该配合物中Rh-H键的质子讯号。     

三价钴催化下N-S键辅助的非氧化条件下经碳氢活化合成异喹啉

异喹啉是非常重要的杂环化合物,广泛应用于有机合成中,也是构成药物和材料分子的核心骨架。很多异喹啉类的生物碱都由异喹啉基本骨架构成,它们都有一定药理活性和生物活性,包括抗真菌、抗癌、抗心律失常、阵痛麻醉和降血压等功效。迄今已知的含异喹啉骨架的生物碱超过1000种,是生物碱中最多的一类。传统的合成异喹啉的方法需要官能化的原料和强酸,反应条件比较苛刻,合成步骤繁琐。例如Larock课题组利用钯催化将邻溴官能化的亚胺与炔烃环化偶联,合成了一系列异喹啉化合物。而过渡金属催化合成异喹啉是一种能够有效合成多种取代基异喹啉的方法。在过去的几十年中,通过碳氢活化策略合成杂环化合物的方法得到迅猛发展,从而使得大量的芳基化合物都能作为反应的起始原料。尤其是铑、铱、钯、钌等过渡金属都能催化芳烃的碳氢活化,从而合成异喹啉化合物。 Fagnou课题组最早报道了氧化条件下利用三价铑催化剂经碳氢键活化与炔烃偶联合成异喹啉的方法。随后,众多研究组利用氧化型导向基策略在无外加氧化剂条件下高效、高选择性地合成了异喹啉。除了利用三价铑催化剂之外,利用二价钌催化剂通过碳氢活化策略也能实现类似反应。但是,这些反应体系都必须使用铑和钌等贵金属催化剂,极大地限制了该合成异喹啉方法的应用前景。近年来,数个研究组将地球上储量丰富、便宜有效的钴络合物作为催化剂应用到芳烃的碳氢键活化反应中,在简单的反应条件下合成了各种杂环化合物。对于一些反应,三价钴催化与三价铑催化能形成互补。最近, Kanai, Ackermann和Sundararaju几乎同时报道了三价钴催化肟谜的碳氢键活化,并在无外加氧化剂条件下实现了其与炔烃的偶联反应,高效地合成了异喹啉,在该类反应中以氮–氧键断裂作为内部氧化剂。但是在钴催化条件下氧化性的氮–硫键作为内部氧化剂辅助碳氢键活化的反应尚无报道。本课题组最近报道了芳基酮的N-亚磺酰亚胺与烯烃和胺化试剂的偶联反应,经N–S键断裂,高效合成了喹唑啉。本文利用三价钴催化剂在无外加氧化剂条件下实现了芳基酮N-亚磺酰亚胺与炔烃的偶联,反应经历了碳氢键活化和氮硫键断裂得到异喹啉。此反应对端炔和内炔底物均适用。为了初步了解反应机理,我们利用分子内竞争的方法进行了动力学同位素效应测定,结果表明碳氢键断裂过程可能是反应的决速步骤。结合文献结果,提出了可能的反应机理。     

聚-4,7-二硫杂壬基倍半硅氧烷铑配合物的合成与催化硅氢化性能

本文叙述了一种新型有机硅聚合物负载配位催化剂——聚-4,7-二硫杂壬基倍半硅氧烷铑配合物的合成、结构及其对烯烃硅氢化反应的催化性能.标题配合物在用量为烯烃摩尔量的十万分之一时仍具有良好的催化活性,烯烃的转化数达到80,000.     

钯催化卡宾对Si—Si键和Sn—Sn键的插入反应

<正>J.Am.Chem.Soc.2015,137,12800~12803过渡金属催化卡宾对σ键的插入是一类非常重要的化学转化.经典的σ键的插入反应是卡宾对X—H键(X=C,N,O等)的插入.这类插入反应一般需要铑或者铜盐作为催化剂.这些反应通常是先形成活性的金属卡宾物种,然后缺电子的卡宾碳与X—H键经历协同或分步的过程完成σ键的插入.而卡宾对于更加普遍的σ键的插入则十分罕见,这种插入反应需要经过分步的机理过程.之前北京大学化学与分子工程学院王剑波课题组报道了一例一价铑催化的卡宾对碳碳σ键的形式上的插入反应(J.Am.Chem.Soc.2014,136,3013~3015).最近他们进一步设计一类新的催化     

三价钴催化下N–S键辅助的非氧化条件下经碳氢活化合成异喹啉（英文）

异喹啉是非常重要的杂环化合物,广泛应用于有机合成中,也是构成药物和材料分子的核心骨架.很多异喹啉类的生物碱都由异喹啉基本骨架构成,它们都有一定药理活性和生物活性,包括抗真菌、抗癌、抗心律失常、阵痛麻醉和降血压等功效.迄今已知的含异喹啉骨架的生物碱超过1000种,是生物碱中最多的一类.传统的合成异喹啉的方法需要官能化的原料和强酸,反应条件比较苛刻,合成步骤繁琐.例如Larock课题组利用钯催化将邻溴官能化的亚胺与炔烃环化偶联,合成了一系列异喹啉化合物.而过渡金属催化合成异喹啉是一种能够有效合成多种取代基异喹啉的方法.在过去的几十年中,通过碳氢活化策略合成杂环化合物的方法得到迅猛发展,从而使得大量的芳基化合物都能作为反应的起始原料.尤其是铑、铱、钯、钌等过渡金属都能催化芳烃的碳氢活化,从而合成异喹啉化合物.Fagnou课题组最早报道了氧化条件下利用三价铑催化剂经碳氢键活化与炔烃偶联合成异喹啉的方法.随后,众多研究组利用氧化型导向基策略在无外加氧化剂条件下高效、高选择性地合成了异喹啉.除了利用三价铑催化剂之外,利用二价钌催化剂通过碳氢活化策略也能实现类似反应.但是,这些反应体系都必须使用铑和钌等贵金属催化剂,极大地限制了该合成异喹啉方法的应用前景.近年来,数个研究组将地球上储量丰富、便宜有效的钴络合物作为催化剂应用到芳烃的碳氢键活化反应中,在简单的反应条件下合成了各种杂环化合物.对于一些反应,三价钴催化与三价铑催化能形成互补.最近,Kanai,Ackermann和Sundararaju几乎同时报道了三价钴催化肟谜的碳氢键活化,并在无外加氧化剂条件下实现了其与炔烃的偶联反应,高效地合成了异喹啉,在该类反应中以氮–氧键断裂作为内部氧化剂.但是在钴催化条件下氧化性的氮–硫键作为内部氧化剂辅助碳氢键活化的反应尚无报道.本课题组最近报道了芳基酮的N-亚磺酰亚胺与烯烃和胺化试剂的偶联反应,经N–S键断裂,高效合成了喹唑啉.本文利用三价钴催化剂在无外加氧化剂条件下实现了芳基酮N-亚磺酰亚胺与炔烃的偶联,反应经历了碳氢键活化和氮硫键断裂得到异喹啉.此反应对端炔和内炔底物均适用.为了初步了解反应机理,我们利用分子内竞争的方法进行了动力学同位素效应测定,结果表明碳氢键断裂过程可能是反应的决速步骤.结合文献结果,提出了可能的反应机理.     

有机聚合物负载铑催化剂在氢甲酰化反应中的应用研究进展

氢甲酰化反应是工业上最重要的均相反应之一.该反应被广泛应用于醛的生产,生产的醛还可以进一步转为具有高附加值的醇、酸等衍生物.与均相反应相比,多相催化在催化剂循环、产物和催化剂分离等方面具有优势.近年来,有机聚合物负载铑催化剂在非均相的甲酰化反应中表现出优秀的催化活性、高的选择性和好的循环性等优点,因而受到广泛关注.总结了有机聚合物负载催化剂在氢甲酰化反应中应用研究进展,主要介绍了催化剂的合成、材料特点和应用,最后对发展前景进行了展望.     

甲烷部分氧化制合成气 Ⅰ．甲烷在过渡金属上的活化

文中用同位素交换（Ｄ_２─ＣＨ_４）反应来测量四种过渡金属负载型催化剂对甲烷的活化能力，并与Ｓｖｅｎｓｓｏｎ等从头算的计算结果作了比较，表明最有效活化甲烷分子的Ｃ─Ｈ键的金属是铑（Ｒｈ）．文中还测定了在甲烷部分氧化制合成气反应中，四个不同催化剂的催化活性与选择性，并与它们对甲烷的活化能力进行对比，可以看出甲烷部分氧化反应中，反应活性高的催化剂有效地活化甲烷，断裂Ｃ─Ｈ键，而且氘代甲烷产物分布以形成ＣＤ_４产物为主要成份．     

镍催化C—C键活化反应研究进展

过渡金属催化C—C键活化是有机化学一个热点和难点领域,吸引着人们广泛的关注.C—C键活化可以为很多复杂分子的合成提供简单、快速和原子经济性的方法.相比于钯、铑和铱等过渡金属催化剂,镍催化剂有很多优点,更加经济适用,也表现出独特的催化活性,备受化学家们的青睐.主要介绍了近些年镍催化C—C键断裂反应的研究进展.