[η5:σ-Me2C(C5H4)(C2B10H10)]Ru(NCCH3)2与中间炔的反应—— 钌环丁二烯和钌杂环戊三烯配合物的合成与结构

钌可以促使炔烃通过亚乙烯基钌卡宾金属配合物或钌金属杂环配合物的形式发生碳-碳偶联反应, 它的化学性质很大程度上取决于配体的电子和立体特征. 普通环戊二烯基钌配合物可以促使炔烃三聚生成苯环衍生物或使两分子炔烃和一分子含C=X键(X = C, O, S, N等)的不饱和底物发生环加成反应得到杂环化合物. 含桥联碳硼烷–环戊二烯基配体的钌乙腈配合物[η⁵:σ-Me₂C(C₅H₄)(C₂B₁₀H₁₀)]Ru(NCCH₃)₂ (1)表现出与环戊二烯基钌不同的反应性质. 例如, 配合物1与三甲基硅基取代的端炔或中间炔反应可生成含有单或双亚乙烯基有机钌卡宾配合物; 与末端芳炔则通过三分子炔和桥联配体中的环戊二烯基发生加成反应得到含有独特三环结构的有机钌配合物. 以上结果表明, 配体的位阻效应和炔烃的种类都可以影响产物的类型. 本文进一步研究了此钌乙腈配合物1与烷基或芳基取代的中间炔及中间二炔的反应. 配合物1与3-己炔或二苯乙炔在甲苯中于 80 ℃反应可以生成对空气和水稳定的η⁴-钌-环丁二烯配合物[η⁵: σ-Me₂C(C₅H₄)(C₂B₁₀H₁₀)]Ru(η⁴-C4Et4) (2) 或 [η⁵:σ-Me₂C(C₅H₄)(C₂B₁₀H₁₀)]Ru(η4-C₄Ph₄) (3), 此反应相信是通过一个钌杂环戊三烯中间体进行的. 由于这个中间体既不能在反应中被分离到也不能在核磁反应中被监测到, 我们接下来尝试了1和1,6-二炔的反应. 在 1与2,7-壬二炔或3,8-十一碳二炔的反应中成功分离到钌杂环戊三烯配合物[η⁵: σ-Me₂C(C₅H₄)(C₂B₁₀H₁₀)]Ru[=C₂- (Me)₂C₂(CH₂)₃] (4) 或 [η⁵: σ-Me₂C(C₅H₄)(C₂B₁₀H₁₀)]Ru[=C₂(Et)₂C₂(CH₂)₃] (5). 化合物4与5 在甲苯回流温度仍然稳定. 由于位阻效应, 它们也不与苯乙炔、3-己炔、苯基异氰酸酯、二硫化碳以及叔丁基异腈反应. 以上新化合物通过了核磁和元素分析表征, 其中化合物2和4的结构得到了单晶X射线衍射确定. 在化合物2的晶体结构中, 钌原子通过η⁵-键与环戊二烯基配位, σ-键与硼笼相连, 以及η⁴-键与环丁二烯配位, 形成一个平面三角形结构. 在化合物4的晶体结构中, 钌原子通过η⁵-键与环戊二烯基配位, σ-键与硼笼相连, 以及与两个碳卡宾原子配位, 形成一个扭曲四面体构型. 钌与碳卡宾原子之间的键长显示其为Ru=C双键. 在以上实验结果基础上我们提出了1与炔烃反应生成2和3的反应机理: 钌-乙腈配合物通过与炔烃的配体交换反应得到钌-二炔配合物, 进一步氧化偶联得到钌杂环戊三烯中间体, 还原消除反应得到最终产物?钌-环丁二烯配合物. 在1与二炔的反应中, 4和5中的并环结构可以阻止还原消除反应, 从而起到稳定钌杂环戊三烯中间体的作用. 上述实验结果表明, 桥联碳硼烷配体和底物(炔烃)的空间位阻效应都对反应有很大的影响.     

金(I)配合物催化乙烯加氢的反应机理

采用密度泛函理论B3LYP方法, 对两类金(I)配合物AuX (X=F, Cl, Br, I)和AuPR₃⁺(R=F, Cl, Br, I, H, Me,Ph)催化C₂H₄加氢反应的机理进行了理论研究. 计算显示Au(I)配合物对C₂H₄氢化具有较好的催化效果, 其作用下的加氢反应存在“活化H―H键后再与C₂H₄反应”和“活化C＝C键后再与H₂反应”两种途径, 前者的活化能较后者低90-120 kJ·mol^-1, 因而具有明显的能量优势. 研究表明AuPR₃⁺ 的催化能力明显强于AuX. 此外, X/PR3基团供、吸电子能力的变化对配合物的催化能力也具有较为显著的影响. 电子结构分析显示Au(I)配合物在C₂H₄ 加氢反应中不仅能够削弱H―H、C＝C 键的强度, 还使H₂ σ_H―H^*、C₂H₄ π_C＝C^* 轨道能级下降, 从而缩小了π_C＝C-σ_H―H^*或σ_H―H-π_C＝C^*轨道间的能级差, 促进了C₂H₄-H₂反应中的电子离域, 从而降低禁阻反应发生的难度.σ_H―H^*、π_C＝C^*轨道能级改变量与加氢反应活化能E_a的降低值之间存在较好的一致性关系, 因此使上述轨道能级下降幅度越大的Au(I)配合物可以获得较好的催化效果.     

以乙二醇为电子给体在CuO/TiO2上光催化分解水制氢

采用浸渍、热分解的方法在TiO₂纳米颗粒上负载CuO制备得到光催化剂CuO/TiO₂。研究了以乙二醇为电子给体,在CuO/TiO₂上光催化分解水制氢的反应过程。重点分析考察了影响光催化产氢速率的因素如CuO的负载量、反应时间、光催化剂用量、乙二醇初始浓度等,同时对光催化制氢的反应机理进行了初步探讨。结果表明,氙灯光源模拟太阳光下最佳产氢速率达到604.5 μmol·h^-1·g^-1;CuO/TiO₂催化剂改善了光吸收性能、减少了光生载流子的复合速率,CuO可以起到传输电子的作用;乙二醇为电子给体很可能经过羟基乙醛进一步被氧化。     

以乙二醇为电子给体在CuO/TiO2上光催化分解水制氢

采用浸渍、热分解的方法在TiO₂纳米颗粒上负载CuO制备得到光催化剂CuO/TiO₂。研究了以乙二醇为电子给体,在CuO/TiO₂上光催化分解水制氢的反应过程。重点分析考察了影响光催化产氢速率的因素如CuO的负载量、反应时间、光催化剂用量、乙二醇初始浓度等,同时对光催化制氢的反应机理进行了初步探讨。结果表明,氙灯光源模拟太阳光下最佳产氢速率达到604.5μmol·h^-1·g^-1;CuO/TiO₂催化剂改善了光吸收性能、减少了光生载流子的复合速率,CuO可以起到传输电子的作用;乙二醇为电子给体很可能经过羟基乙醛进一步被氧化。     

用于乙烯齐聚高选择性制 1-辛烯反应的Cr(Ⅲ)基催化剂体系

将四元催化剂体系(乙酰丙酮铬-膦胺型配体-助催化剂甲基铝氧烷-促进剂六氯乙烷)用于乙烯齐聚制1-辛烯反应,考察了促进剂、助催化剂、Al/Cr摩尔比、反应温度和反应压力等对催化剂的活性和1-辛烯的选择性的影响.结果表明,该四元催化剂体系比三元催化剂体系(铬化合物-膦胺型配体-甲基铝氧烷)对乙烯齐聚反应具有更高的1-辛烯选择性.产物除有1-辛烯外,还有较大量的1-己烯、甲基环戊烷和亚甲基环戊烷.甲基铝氧烷是高选择性生成1-辛烯必不可少的助催化剂.作为促进剂的六氯乙烷可以使乙酰丙酮铬更有利于催化乙烯齐聚反应生成1-辛烯.     

CnBδ(δ=0, ±1; n =1～6)团簇的结构、稳定性和光谱

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6-31G*和6-311＋G(3df)水平上对C_nB(n=1～6)团簇及其阴离子和阳离子的几何构型和电子结构进行了优化和振动频率计算.得到了C_nB(n=1～6)团簇的电离能,绝热电子亲合势以及C_nB^δ(δ=0,±1)团簇的能隙.结果表明C_nB^－(n=1～6)团簇的基态构型均为线形,这与等电子的C_n簇合物的结构是一致的; C_nB(n=1～6)团簇的基态构型中,除C₂B为不对称的三角形,C₆B为具有C_2v对称性的环状结构外,其余均为线形结构.阳离子团簇中n=2、3、6的基态结构具有C_2v对称性外,其它几个均为线形结构.从几何参数和振动频率上发现,采用密度泛函B3LYP方法在6-311＋G(3df)和6-31G*两种基组上计算得到的键长参数和振动频率非常接近,说明B3LYP方法在计算C_nB簇合物结构参数上对于基组的选择是不太敏感的.通过对C_nB(n=1～6)的光电子能谱性质的研究发现,C₄B容易获得一个电子形成阴离子团簇,但失去一个电子是很困难的,这与实验上观测到的结果非常吻合.     

黄酮类化合物与α-羟乙基过氧自由基反应的脉冲辐解研究

由于脂质过氧化反应(LPO)是导致人体疾病(如肝炎、肝硬化、动脉硬化、脑溢血等)的主要原因, 而黄酮类化合物是一类很强的过氧化反应抑制剂, 因此有必要研究其化学结构与过氧化反应的关系及其抗氧化机理.本文选择α-羟乙基过氧自由基为脂质过氧自由基的模拟物, 采用脉冲辐解方法研究了乙醇溶液中4种典型的黄酮类化合物(槲皮素、芦丁、儿茶素以及黄岑甙)与α-羟乙基过氧自由基的反应动力学, 测得其反应活性顺序为:芦丁>槲皮素>黄岑甙>儿茶素. 同时以黄酮体和邻苯二酚为黄酮类化合物不同结构特征的模型化合物, 用脉冲辐解法测得二者与α-羟乙基过氧自由基的反应速率常数分别为(1.7±0.1)×10⁶和(2.9±0.1)×10⁵ mol^-1·dm³·s^-1.实验结果表明, 在黄酮类化合物与α-羟乙基过氧自由基的反应中, A环C₅位的羟基, C环C₂＝C₃或B-C环的大π键和B环邻二羟基共存时清除α-羟乙基过氧自由基活性最好, 而且C环C₂＝C₃或B-C环大π键的清除活性好于B环邻二羟基, 同时C环是否含有C₃-醣甙结构对清除作用没有明显影响. 因此我们推测在黄酮类化合物抑制脂质过氧化反应过程中, 起主要作用的是C环C₂＝C₃或B-C环的大π键与脂质过氧自由基的双键加成反应.     

纳米铁基催化剂在CO2加氢制烃中的性能

使用尿素沉淀凝胶、机械混合和等体积浸渍相结合的方法, 制备了一系列的纳米尺寸FeK-M/γ-Al₂O₃(M=Cd, Cu)催化剂, 采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、N2物理吸附、X射线衍射(XRD)光谱和H₂程序升温还原(H₂-TPR)仪对催化剂进行表征, 并在小型固定床反应器上考察其对CO₂加氢反应的催化性能. 结果表明:3 MPa, 400 °C, 3600 h^-1, H₂/CO₂摩尔比为3 的条件下, 15%(w, 下同)Fe10%K/γ-Al₂O₃催化剂可稳定运行100h 以上, CO₂转化率为51.3%, C₂₊烃类的选择性达62.6%. Fe 含量降至2.5%时, C₂₊烃类的选择性仍能达到60.0%. 随着K含量由0%增加至10%, 低碳烯烃选择性增加, 烯烷比增加至3.6. Cd和Cu助剂可促进Fe 物种的还原, 改善目的产物的分布, 其中Cu的加入使低碳产物烯烷比增至5.4, Cd的加入使C₅₊产物选择性增加了12%.     

两种邻、间手性二醇的区域选择性取代反应研究

对两种邻、间手性二醇的区域选择性取代反应进行了研究. 以(R)-(－)-1,3-丁二醇(1)为起始原料, 在各种有机碱存在下, 先合成C¹-位单磺酸酯, 进行C¹-位的单醚化取代, 均有非区域选择性的单(双)取代物生成. 若用SOCl₂处理1, 使其首先生成环状亚硫酸酯中间体5, 苯硫酚在2% Na₂CO₃存在下可和其发生高区域选择性取代反应, 生成 (R)-(－)-3-羟基-丁基苯硫醚(3). 以同样的方法使(S,R)-(＋)-1-(6-氟-2-色满基)-1,2-乙二醇(6)和SOCl₂反应生成环状亚硫酸酯(9), 再和苄胺反应, 也可发生高区域选择性取代, 生成 (S,R)-(＋)-2-苄氨基-1-(6-氟-2-色满基)-乙醇(8). 该反应方法具有高区域选择性, 产物有高旋光纯度、高产率.     

四氯合锌酸正九烷铵的晶体结构及热化学性质

合成了四氯合锌酸正九烷铵复合物(C₉H₁₉NH₃)₂ZnCl₄(s) (C₉Zn(s)), 并使用X射线单晶衍射、化学分析以及元素分析确定了其晶体结构和化学组成. 利用其晶体学数据推导了C₉Zn(s)的晶格能U_POT=952.94 kJ·mol^-1. 在298.15 K下, 利用恒温环境溶解-反应热量计测定了C₉Zn(s)在不同质量摩尔浓度下的摩尔溶解焓. 在Pitzer电解质溶液理论基础上确定了C₉Zn(s)的无限稀释摩尔溶解焓Δ_sΗ_m^∞=20.09 kJ·mol^-1, 以及Pitzer焓参数组合(4β_C9H19NH3,Cl^(0)L+2β_Zn,Cl^(0)L+θ_C9H19NH3,Zn^L)和(2β_C9H19NH3,Cl^(1)L+β_Zn,Cl^(1)L)的值.     

Synthesis and application of chromium complexes bearing hyperbranched PNP ligands in the ethylene oligomerization

Series of hyperbranched PNP ligands ( L1 – L3 ) were prepared using three low-generation hyperbranched molecules with the same branching chains and functional groups but different alkyl chain length as backbones in a mixed solvent of acetonitrile and dichloromethane. The chromium complexes ( Cr1 – Cr3 ) were obtained by reacting with CrCl₃(THF)₃ and the corresponding ligands ( L1 – L3 ). Both L1 – L3 and Cr1 – Cr3 were characterized by elemental analysis, Fourier transform infrared and electrospray ionization–mass spectrometry as well as ¹H nuclear magnetic resonance (NMR) and ³¹P NMR measurements in the case of the ligands. When activated with different aluminum co-catalysts, all three chromium complexes were able to catalyze the ethylene oligomerization, but the products of the ethylene oligomerization were mainly dependent on ethylene pressure, co-catalyst and ligand backbone. Upon activation with methylaluminoxane, the catalytic activity and the selectivity of C8 olefin increased with increasing of ethylene pressure for Cr1 , the catalytic activity was 13.83 × 10⁵ g·(mol Cr·h)⁻¹ and the main product was C8 olefin (50.68%) at the ethylene pressure of 4.0 MPa. When activated with diethylaluminium chloride, ethylaluminium dichloride and ethylaluminum sesquichloride, Cr1 showed the lower catalytic activity and the higher selectivity of C4 olefin in toluene. An increase in the length of alkyl chain in the hyperbranched PNP ligand backbone caused a decrease in the catalytic activity and an increase in the selectivity of C8 + olefin. The PNP chromium complexes exhibited higher selectivity for higher carbon number olefins compared with the dendritic PNP chromium complex ( Cr5 ).     

新型树枝状PNP铬催化剂的合成及催化性能

以1.0代聚酰胺-胺(PAMAM)为配体骨架,氯代二苯基膦为原料,通过取代反应合成了1种含有较大空间位阻的新型树枝状PNP配体,再以Cr Cl3(THF)3为络合试剂,通过络合反应合成树枝状PNP铬催化剂.采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、核磁共振波谱(NMR)、电喷雾电离质谱(ESI-MS)和元素分析等手段证实合成的新型树枝状PNP配体及其铬催化剂的结构与理论设计的结构一致.以甲基铝氧烷(MAO)为助催化剂,对乙烯齐聚反应进行了研究,考察了溶剂种类、反应温度、反应压力及Al/Cr摩尔比对该催化剂活性和选择性的影响.结果表明,以甲苯为溶剂,MAO为助催化剂,当反应温度为25℃,反应压力为0.9 MPa,Al/Cr摩尔比为500时,该催化剂的活性高达2.15×105g/(mol Cr·h),催化剂对乙烯三聚、四聚反应的选择性共达到36.76%.     

Hyperbranched bisphosphinoamine ligands: synthesis,characterization and application in ethylene oligomerization

Two hyperbranched bisphosphinoamine (PNP) ligands and chromium complexes were synthesized in good yield with 1.0 generation (1.0 G) hyperbranched macromolecules, chlorodiphenylphosphine (Ph₂PCl) and CrCl₃(THF)₃ as raw materials. The hyperbranched PNP ligands and chromium complexes were characterized by FT-IR, ¹H NMR, ³¹P NMR, UV and ESI-MS. Comparing with the chromium complexes, the hyperbranched PNP ligands, in combination with Cr(III), and activation by methylaluminoxane (MAO) in situ generated species with better catalytic performance for ethylene oligomerization. The effect of solvent, chromium source, ligand/Cr molar ratio, reaction temperature, Al/Cr molar ratio and reaction pressure on the catalytic activity and product selectivity were studied. The results showed that with increase of ligand/Cr molar ratio, reaction temperature and Al/Cr molar ratio, the catalytic activity increased at first and then decreased. However, the catalytic activity continuously increased with increase of reaction pressure. Under the optimized conditions, the catalytic system of hyperbranched PNP/Cr(III)/MAO led to catalytic activity of 2.68 × 10⁵ g/(mol Cr·h) and 37.71% selectivity for C₆ and C₈.     

超支化铬系催化剂的合成及乙烯齐聚性能研究

以不同端基烷基链长度的1.0G超支化大分子为桥联基,通过对其端基氨基进行催化功能改性,合成了系列具有不同桥联基长度的超支化PNP铬系催化剂。采用红外光谱(IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、核磁共振磷谱(31P-NMR)、紫外光谱(UV)和质谱(MS)等表征方法证明合成催化剂的结构与理论结构相符。详细考察了溶剂种类、反应温度、Al/Cr摩尔比、反应压力、催化剂用量和催化剂结构对催化剂乙烯齐聚性能的影响。实验结果表明,当以甲苯为溶剂,甲基铝氧烷(MAO)为助催化剂时,超支化PNP铬系催化剂表现出良好的催化乙烯齐聚性能,产物以低碳烯烃为主。最佳条件下,催化活性最高可达到1.69×105g/mol Cr·h,己烯和辛烯的选择性为43.3%以上。相同聚合条件下,其催化活性随着端基烷基链长度的增加而下降。     

Novel Dendritic PNP Chromium Complexes: Synthesis,Characterization, and Performance on Ethylene Oligomerization

Three dendritic PNP ligands with ethylenediamine, 1,4‐butanediamine, 1,6‐diaminohexane as bridged groups are synthesized in good yields, respectively. Three dendritic PNP chromium complexes ( C1  –  C3 ) are prepared with the ligands and chromium(III ) chloride tetrahydrofuran complex (CrCl₃(THF )₃) as materials. The dendritic PNP ligands and the synthetic chromium complexes are fully characterized by spectroscopic and analytical methods. All chromium complexes activated with methylaluminoxane (MAO ) exhibited moderate activities on ethylene oligomerization (7.90 × 10⁴ – 2.15 × 10⁵ g (mol Cr h)⁻¹] and had better selectivity for C₆ and C₈ oligomer, reaching up to 81%. The chromium complex ( C1 ) activated with diethylaluminium chloride (Et₂AlCl) has higher catalytic activity than the chromium complex C1 activated with MAO , although the chromium complex ( C1 ) activated with Et₂AlCl had lower selectivity for C₆ and C₈ oligomer. The effects of solvent and reaction parameters on ethylene oligomerization are also studied using the chromium complex C1 as pre ‐ catalyst and MAO as co ‐ catalyst. Under optimized conditions ([complex] = 2 μmol, Al/Cr = 500, 25 °C, 0.9 MP a ethylene, 30 min), the catalytic activity of complex C1 in toluene is 2.15 × 10⁵ g (mol Cr h)⁻¹ and the selectivity for C₆ and C₈ oligomer is 36.76%. In addition, the structure of complexes significantly affects both the catalytic activity and the selectivity on ethylene oligomerization.     

超支化铬系催化剂的合成及乙烯齐聚性能研究

以正辛胺和十二胺为原料,分别制备了两种超支化PNP配体,通过引入金属铬活性位点的方法合成了具有不同烷基链长度的超支化PNP铬系催化剂.采用红外光谱(IR)、核磁共振磷谱(~(31)P-NMR)、核磁共振氢谱(~1H-NMR)、紫外光谱(UV)和质谱(MS)等表征方法证明合成催化剂的结构与理论结构预测相符.详细考察了催化剂用量、溶剂种类、反应条件以及配合物结构对乙烯齐聚性能的影响.实验结果显示,超支化PNP铬系催化剂在甲苯作溶剂,甲基铝氧烷(MAO)做助催化剂时表现出良好的催化乙烯齐聚性能,产物主要为低碳烯烃.在最佳条件下,催化活性最高可达到1.69×10~5 g·(mol Cr·h)~(-1),己烯和辛烯的选择性为43.3%以上.相同聚合条件下,其催化活性随着端基烷基链长度的增加而下降.     

锌/钴双金属氰化物络合物催化剂(DMC)催化环氧丙烷聚合反应的活性结构研究

双金属氰化物络合物 (DMC)是一类环氧化物聚合反应的高效催化剂 [1] ,已将其成功地用于高分子量低不饱和度聚醚多元醇的工业化生产 [2 ] .合适的有机配体是制备高活性 DMC催化剂的关键因素 .高活性 DMC催化剂是在有机配体存在下 ,由 Zn Cl2 与 K3[Co(CN) 6]在水中反应制得的 ,可表示为Zn3[Co(CN) 6]2 · x Zn Cl2 · y H2 O· z L,L 是有机配体 ,主要为醇类和醚类物质 [3～ 5] .Schuchardt[2 ]和Robert[3]等曾对 DMC催化环氧丙烷的聚合机理进行过研究 ,但有关催化活性中心的结构及环氧化物与催化剂的作用方式尚未见报道 .本文以…     

Kinetic regularities of ethylene oligomerization in the presence of the catalytic system Cr<Superscript>III</Superscript>-AlR<Subscript>3</Subscript>-2,5-dimethylpyrrole-modifying agent

The influence of temperature, ethylene pressure, and mole ratios THF: Cr and CCl₄: Cr on the kinetics of ethylene oligomerization in the presence of the catalytic system Cr(acac)₃-AlEt₃-2,5-dimethylpyrrole-modifying agent (THF and CCl₄ as modifying agents) was studied. The selectivity to hex-1-ene for ethylene oligomerization reaches 86 wt.%.     

Kinetic and NMR spectroscopic studies of chiral mixed sodium/lithium amides used for the deprotonation of cyclohexene oxide

The mixed-metal complex formed from n-butylsodium, n-butyllithium, and a chiral amino ether has been studied by NMR spectroscopy. Three different mixed-metal amides were used as chiral bases for the deprotonation of cyclohexene oxide. The selectivity and initial rate of reaction were compared for sodium-amido ethers, lithium-amido ethers, and mixtures of sodium and lithiumamido ethers in diethyl ether and tetrahydrofuran, respectively. The mixed sodium/lithium amides are more reactive than the single sodium and lithium amides, whereas the stereoselectivities are higher when lithium amides are used. The alkali-metal/gamma-amido ethers exhibit both higher initial reaction rates and stereoselectivities than their beta-amido ether analogues. NMR spectroscopic studies of mixtures of n-butylsodium (nBuNa), n-butyllithium (nBuLi), and the gamma-amino ethers in diethyl ether show the exclusive formation of dimeric mixed-metal amides. In diethyl ether, the lithium atom of the mixed-metal amide is internally coordinated and the sodium atom is exposed to solvent; however, in tetrahydrofuran, both metals are internally coordinated.