钯催化卤代芳烃Ullmann偶合反应

Ullmann偶合反应是有机合成中构建碳—碳键最重要的方法之一. 综述了钯催化卤代芳烃Ullmann偶合反应的研究进展, 其中包括钯催化还原Ullmann偶合反应和钯催化氧化Ullmann偶合反应等两部分.     

4,4′-二甲氧基-5,6,5′,6′-二次甲二氧基-2-烷氧甲酰基2′-(4-取代苄基哌嗪基-1)-甲酰基联苯的合成

在NiCl2 (PPh3 ) 2 /NaH/Zn/PPh3 作用下 ,以 2 溴 3 ,4 次甲二氧基 5 甲氧基 苯甲酸甲酯为原料进行Ullmann type偶合 ,在温和条件下以较高的收率得到中间体 4,4′ 二甲氧基 5 ,6,5′ ,6′ 二次甲二氧基联苯 2 ,2′ 二甲酸二甲酯 ,经进一步的水解、环化成酸酐、开环酯化等反应得到 4,4′ 二甲氧基 5 ,6,5′ ,6′ 二次甲二氧基联苯 2 ,2′ 二甲酸单酯 .最后再与取代苄基哌嗪在DMAP及DCC催化下缩合 ,得到 12个新的不对称联苯甲酸酯甲酰哌嗪类化合物 ,并用1 HNMR ,IR ,ESI MS等手段进行了结构确认     

液态二氧化碳中钯催化Ullmann偶合反应

在过去的六年内,利用超临界或液态二氧化碳取代有机溶剂作为反应介质的研究取得了许多突破性的成果.我们在这方面的研究也取得了一些进展,例如我们发现在催化量的钯/碳、过量的锌粉和水存在下,以液态二氧化碳为反应介质,不但活性高的碘代芳烃和溴代芳烃能够顺利的进行Ullmann偶合反应,而且活性低的氯代芳烃也能发生Ull-mann偶合反应.同已报道的以水为反应介质,加入共溶剂或相转移催化剂作为反应促进剂的方法相比有如下优点:     

Pd/NH2C3H6-MCM-41催化水介质中的碘苯Ullmann反应

 采用室温共缩聚法合成了胺基改性MCM-41杂化材料(NH2C3H6-MCM-41), 并以此材料为载体制备了负载型Pd催化剂 (Pd/NH2C3H6-MCM-41). 采用X射线衍射、核磁共振、红外光谱、透射电镜、X射线光电子能谱和N2吸附等方法对催化剂进行了表征. 结果表明,催化剂仍保持有MCM-41的孔结构,但其有序度随着 NH2C3H6-基团和Pd含量的增加而降低. 催化剂在以水为溶剂的碘苯偶联反应(Ullmann反应)中显示出优良的催化性能,联苯收率可达63%, 有望为清洁有机合成提供高效非均相催化剂. 胺基修饰的促进作用可归因于催化剂Pd分散度的提高和表面化学性质的改变.     

六甲氧基联苯手性双膦配体的合成方法改进

从3,4,5-三甲氧基溴苯出发,利用直接溴代,Ullmann反应等合成了手性双膦配体(R)-和(S)-4,4′,5,5′,6,6′-六甲氧基-2,2′-二(二苯基膦基)-1,1′-联苯(hexa-MeO-BIPHEP),其结构经1HNMR,31PNMR和MS表征。     

Cu2O/SiC高效催化卤代芳烃与酚类的Ullmann偶联反应

卤代苯与酚类化合物反应制取二芳基醚是现代有机合成中的一个重要反应.传统的二苯醚合成方法是铜催化卤代苯与酚类化合物的Ullmann型C-O偶联反应,但是这种方法需要苛刻的反应条件.后来,人们发现了Pd(0)和Cu(Ⅰ)基催化剂,但是前者成本较高,且需要使用昂贵的配体,因此其应用受到了限制,而铜作为一种成本较低的催化剂受到了越来越多的关注.铜催化剂可以分为均相和非均相两大类.均相铜催化剂使用的是铜盐,并且需要加入配体,成本较高,且不易分离和循环利用.非均相铜催化剂研究较多的是CuO,Cu2O及Cu纳米颗粒,其中Cu2O纳米颗粒催化剂对Ullmann型C-O偶联反应具有很高的催化活性,但是它在潮湿的空气中容易被氧化,因此需要寻找一种合适的载体防止Cu2O纳米颗粒被氧化.SiC具有优良的化学稳定性及导电导热性能,并且作为载体己经成功应用到很多热催化及光催化反应中.本文以高比表面积的SiC为载体,以二乙二醇作为溶剂和还原剂,采用传统的两步液相还原法制备了Cu2O/SiC催化剂,并通过X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和H2程序升温还原等方法对Cu2O/SiC催化剂进行了表征.SEM和TEM结果表明,Cu2O纳米颗粒均匀分散在SiC表面,同时上述表征结果都表明Cu在SiC上主要以Cu2O的形式存在.将制备的Cu2O/SiC催化剂用于催化卤代芳烃与酚类的Ullmann C-O偶联反应中.以碘苯和苯酚的Ullmann C-O偶联反应为模型实验,考察了反应温度、反应时间、溶剂、碱的种类及用量和催化剂用量等条件的影响,得到了碘苯与苯酚UllmannC-O偶联反应的最优反应条件为:卤代芳烃14 mmol,酚类14 mmol,1.0当量的Cs2CO3,Cu2O/SiC(5 wt％) 10 mg,四氢呋喃10mL,在Ar气氛下150℃反应3h.在该条件下,二苯醚收率达到97％,转化频率(TOF)高达1136 h-1.Cu2O/SiC催化剂对Ullmann C-O偶联反应具有很好的普适性,并且对Ullmann C-S偶联反应也表现出很高的活性,TOF高达1186h-1.以碘苯和苯酚的Ullmann C-O偶联反应为基准实验,对催化剂的循环稳定性进行了考察.Cu2O/SiC催化剂五次循环后二苯醚的收率从97％降低至64％,这主要是由于活性组分Cu2O的流失所致.     

掺钡纳米氧化镁负载钌基氨合成催化剂的还原性能及其机理

采用超声共沉淀法制备了掺钡纳米氧化镁负载的钌基氨合成催化剂Ru/Ba-MgO和Ru/La-Ba-MgO.催化剂中Ba是以BaCO3的形式存在于MgO载体中,使用时需还原活化为BaO.采朋升温-恒温-升温阶梯式的还原程序考察了还原条件对催化剂还原性能及催化性能的影响,并利用透射电镜、X射线衍射、H2脉冲化学吸附、热重及程序升温还原等分析手段,对催化剂在氢气气氛中的还原机理进行了探讨.结果表明,催化剂中BaCO3的热稳定性及Ru粒子是否聚结长大是影响催化剂活性的主要因素.在氢气气氛中,Ru/Ba-MgO催化剂的还原过程存在偶合反应,Ru的存在可加速该偶合反应的进行,进而促进催化剂还原,提高其催化活性.     

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.     

含联苯PPV类共轭聚合物的合成及荧光性能研究

在催化剂聚氯乙烯-四乙烯五胺负载钯配合物(PVC-TEPA-Pd)的作用下,利用Heck反应,二碘联苯与苯乙烯反应可以得到4,4′-二苯乙烯基联苯。进一步用二碘联苯和二乙烯基苯反应可以成功地将联苯基元引入聚合物主链,得到一种新型的含联苯结构的PPV类共轭聚合物,通过红外光谱对聚合物结构进行了表征,并对聚合物的荧光性能进行了研究,发现其荧光发射光谱峰位于500nm,与4,4′-二苯乙烯基联苯荧光发射光谱峰相比,发生了明显的红移。由于分子结构中存在较大共轭体系,两种物质在多种溶剂中的溶解性均较差。     

荧光增白剂4,4''-双(4-磺酸钠苯乙烯基)联苯新的合成方法

论述了荧光增白剂4,4'-双(4-磺酸钠苯乙烯基)联苯的合成方法,选择Heck反应作为合成的基本反应.通过研究影响该反应的各种因素,优化实验条件,确定了最佳实验条件为:壳聚糖负载钯为催化剂,用N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂,温度控制在120 ℃,对碘代联苯与对乙烯基苯磺酸钠的比例为1∶3.5,反应25 h,产率达到56.30 %,同时采用红外光谱和质谱对产物进行了表征.并对催化剂进行了回收再利用,为此类产品的绿色工业化生产提供了实验基础.     

Periodic Mesoporous Organosilicas: A Type of Hybrid Support for Water‐Mediated Reactions

Hybrid mesoporous periodic organosilicas (Ph‐PMOs) with phenylene moieties embedded inside the silica matrix were used as a heterogeneous catalyst for the Ullmann coupling reaction in water. XRD, N₂ sorption, TEM, and solid‐state NMR spectroscopy reveal that mesoporous Ph‐PMO supports and Pd/Ph‐PMO catalysts have highly ordered 2D hexagonal mesostructures and covalently bonded organic–inorganic (all Si atoms bonded with carbon) hybrid frameworks. In the Ullmann coupling reaction of iodobenzene in water, the yield of biphenyl was 94 %, 34 %, 74 % and for palladium‐supported Ph‐PMO, pure silica (MCM‐41), and phenyl‐group‐modified Ph‐MCM‐41 catalysts, respectively. The selectivity toward biphenyl reached 91 % for the coupling of boromobenzene on the Pd/Ph‐PMO catalyst. This value is much higher than that for Pd/Ph‐MCM‐41 (19 %) and Pd/MCM‐41 (0 %), although the conversion of bromobenzene for these two catalysts is similar to that for Pd/Ph‐PMO. The large difference in selectivity can be attributed to surface hydrophobicity, which was evaluated by the adsorption isotherms of water and toluene. Ph‐PMO has the most hydrophobic surface, and in turn selectively adsorbs the reactant haloaryls from aqueous solution. Water transfer inside the mesochannels is thus restricted, and the coupling reaction of bromobenzene is improved.     

Immobilization of palladium in mesoporous silica matrix: preparation, characterization, and its catalytic efficacy in carbon-carbon coupling reactions

Palladium(0) has been immobilized into the silica-based mesoporous material to develop catalyst Pd(0)-MCM-41, which is found to be highly active in carbon-carbon coupling reactions. [Pd(NH3)4]2+ ions have been incorporated into the mesoporous material during synthesis of MCM-41 and subsequently upon treatments with hydrazine hydrate Pd2+ ions present in mesoporous silica matrix were reduced to Pd(0) almost instantaneously. The catalyst has been characterized by small-angle X-ray diffraction, N2 sorption, and transmission electron microscopy (TEM). TEM and surface area measurements clearly demonstrate that the immobilization of Pd(0) into the mesoporous silica has a significant effect on pore structure of the catalyst. Nevertheless, after immobilization of palladium the meso-porosity of the material is retained, as evidenced in the nitrogen sorption measurement. The TEM micrograph shows that both MCM-41 and Pd(0)-MCM-41 have similar types of external surface morphology; however, Pd(0)-MCM-41 was less ordered. Pd(0)-MCM-41 showed high catalytic activity toward carbon-carbon bond formation reactions like Heck and Sonogashira coupling, as evidenced in high turn-over numbers. In contrast to many other Pd-based catalysts reported so far, Pd(0)-MCM-41 acts as a truly heterogeneous catalyst in C-C coupling reactions. Notably, the new heterogeneous catalyst is found to be efficient in the activation of arylchloride to give impressive conversion in cross coupling (15-45% for Heck and 30% for Sonogashira) reactions under mild conditions.     

Sonogashira reaction of aryl and heteroaryl halides with terminal alkynes catalyzed by a highly efficient and recyclable nanosized MCM-41 anchored palladium bipyridyl complex

A heterogeneous catalyst, nanosized MCM-41-Pd, was used to catalyze the Sonogashira coupling of aryl and heteroaryl halides with terminal alkynes in the presence of CuI and triphenylphosphine. The coupling products were obtained in high yields using low Pd loadings to 0.01 mol%, and the nanosized MCM-41-Pd catalyst was recovered by centrifugation of the reaction solution and re-used in further runs without significant loss of reactivity.     

一种无机-有机高分子杂化催化剂Pd(0)-CS/MCM-41的制备及其性能研究

将天然高分子聚合物壳聚糖负载到MCM-41介孔分子筛上,再在室温与氯化钯乙醇溶液作用,制得了一种无机-有机天然高分子杂化催化剂Pd(0)-CS/MCM-41,并利用XPS、FTIR、XRD、热重等手段对其进行了表征。以碘代苯与丙烯酸的Heck芳基化反应考察了所得催化剂的催化性能。结果表明,催化剂具有较高的催化活性和良好的重复使用性能,催化剂在氮气保护下能有效地催化碘代苯与丙烯酸的Heck反应,高产率地得到反式肉桂酸。经8次重复使用后,肉桂酸的产率仍达80%以上。     

载体性质对Pd催化剂加氢脱硫性能的影响

以Si O2、全硅MCM-41(Si-MCM-41)、通过机械混合Si-MCM-41与ZSM-5得到的Z-MCM-41-M以及通过在ZSM-5外部包覆MCM-41制备得到的Z-MCM-41四种材料为载体,制备了四种负载型Pd催化剂。采用XRD、HRTEM、N2吸附-脱附、NH3-TPD手段对Pd催化剂进行了表征;以二苯并噻吩(DBT)为模型化合物,在固定床反应器上对四种催化剂的加氢脱硫(HDS)活性、加氢路径选择性和加氢裂化活性进行了考察,研究了不同类型载体对Pd催化剂加氢脱硫性能的影响。结果表明,载体的性质会显著影响负载型Pd催化剂的加氢脱硫性能。载体的比表面积对负载型Pd催化剂加氢脱硫活性影响不大,但是HYD路径的选择性与载体的孔道结构有关;具有介孔孔道结构有利于加氢路径选择性的提高。酸性载体负载的Pd催化剂表现出较好加氢脱硫活性和加氢选择性,这与氢溢流有关。介孔材料的孔道结构与微孔沸石的酸性有机结合,所得到的Z-M CM-41复合材料是是潜在的贵金属Pd加氢脱硫催化剂优良载体,可有效提升其加氢脱硫活性。     

Heterogeneous Suzuki and Stille coupling reactions using highly efficient palladium(0) immobilized MCM-41 catalyst

An efficient palladium(0) immobilized MCM-41 catalytic system for C-C cross-coupling reaction has been developed. Ligand-free Pd(0)-MCM-41 catalyst can be successfully used in coupling reaction between various aryl halides including deactivated chlorobenzene with aryl borane and organotin to give biaryls in excellent yields with high turnover frequency (TOF) (the maximal TOFs are up to 6990 for the reaction of bromobenzene with phenylboronic acid). The catalyst can be recycled and reused without any loss of catalytic activity.     

无溶剂高度分散Ni/MCM-41催化剂的制备及其萘加氢性能

分别用机械研磨无溶剂法、添加柠檬酸无溶剂法制备了Ni/MCM-41催化剂,对所制催化剂进行了分析表征,探究其萘加氢反应性能并与常规浸渍法进行了对比。与常规浸渍法相比,机械研磨无溶剂法所制催化剂的物理性质相近,金属镍分散度和萘加氢性能略有提高;添加柠檬酸无溶剂法则显著提升了催化剂的分散度和萘加氢性能,金属镍分散度由6.9%大幅提高至67.9%,萘加氢性能提高了近1倍。通过红外光谱、紫外光谱和热重分析,提出了添加柠檬酸对无溶剂法制备催化剂性能的促进作用机制。     

MCM-41-supported bidentate phosphine palladium(0) complex as an efficient catalyst for the heterogeneous Stille reaction

A Stille coupling reaction of organostannanes with organic halides has been developed in the presence of a catalytic amount of MCM-41-supported bidentate phosphine palladium(0) complex (0.5 mol %) in DMF/H₂O (9:1) under air atmosphere in high yields. This polymeric palladium catalyst exhibits higher activity than Pd(PPh₃)₄ and can be reused at least 10 times without any decrease in activity.     

巯基功能化介孔材料高效锚定钯负载型催化剂的制备及其苯酚加氢催化性能

以含巯基官能团有机硅烷修饰的介孔材料MCM-41和SBA-15为载体, 采用浸渍-氢气还原法制备了高分散和高活性的负载型Pd催化剂. X射线衍射、N₂吸附-脱附和透射电子显微镜表征结果显示, 所制Pd催化剂Pd-SH-MCM-41和Pd-SH-SBA-15具有很好的长程有序结构、分布均匀的孔径、高比表面积及高度分散的Pd颗粒. 苯酚加氢反应结果表明, 以Pd-SH-MCM-41和Pd-SH-SBA-15为催化剂时, 在80℃, 1.0MPa反应1h, 苯酚转化率达99%以上, 环己酮选择性为98%. 它们的催化活性为商业Pd/C催化剂的5倍, Pd/MCM-41和Pd/SBA-15催化剂的3倍. 这可归因于介孔材料表面修饰的巯基官能团对Pd的锚定作用, 避免了Pd颗粒的团聚, 使其高度分散在介孔材料上.