担载金属簇催化剂的研究

合成了以硅胶、聚苯乙烯和NaY分子筛为载体的YCCo_3(CO)_9担载簇和以聚苯乙烯和聚冠醚为载体的Co_4(CO)_(10)(pph)_2担载金属簇催化剂。测试了这些担载催化剂的红外光谱,并对四核钴簇进行了电子能谱的研究。考察了这些催化剂对烯烃醛化反应的催化性能。四核钴簇高分子催化剂的催化活性高于均相,选择性也有提高。分子筛锁笼催化剂提高了产物的正异构比。     

SiO2担载聚甲酚磺醛作为固体酸催化剂用于有机反应

均相催化多相化是催化化学研究热点之一.但是,很多固体催化剂的制备需要专门的仪器设备和长期的实验技术积累,而一般的有机合成化学实验室并不具备制备和调控固体催化剂的条件.另外,部分固体催化剂制备过程较为复杂,制备周期较长,因此,人们在进行有机转化反应操作时往往倾向于采用均相催化剂.为了改变这一现状,需要尽快发展制备方法简单、周期短、性能可靠的固体催化剂,以期能够在当前化学反应绿色化过程中做出更大贡献.酸催化剂广泛用于有机合成反应.传统硫酸、氢氟酸等均相酸催化剂虽然催化活性较好,但其腐蚀性强、毒性大,且回收困难.为了提高化学转化过程的绿色性,固体酸催化剂在有机反应中的应用已广受关注.但是,传统的固体酸催化剂制备过程大多较为复杂,获取周期长,且酸度不均、负载量也难以实现调控,因此有必要发展一种制备便捷、酸度适中、普适性广的固体酸催化剂.聚甲酚磺醛是2-羟基-4-甲基苯磺酸与甲醛的低聚物,不溶于二氯甲烷、乙酸乙酯等大部分有机溶剂,易溶于水.聚甲酚磺醛的水溶液已经被用作治疗妇科疾病的药物,是一种廉价、易得、生物兼容性好的市售化学品.由于聚甲酚磺醛分子结构中含有大量的磺酸基,因此其具备作为酸催化剂的潜质.考虑到其骨架结构中富含大量羟基,可能与SiO2类多羟基载体产生氢键作用,因而可在一定程度上稳定制备的SiO2/聚甲酚磺醛复合固体材料.本文采用浸渍法,经如下两步将聚甲酚磺醛负载于SiO2表面,制备了一系列担载量不同(0.2~1.5 mmol/g)的复合酸性材料：(1)将SiO2加入聚甲酚磺醛水溶液的乙醇溶液中,在室温下磁力搅拌10–15分钟;(2)在减压条件下除去水和乙醇(约30分钟).整个制备过程,无需专门的设备,仅需使用磁力搅拌器和旋转蒸发仪等一般有机合成实验室的常规仪器,并且制备周期非常短,在1小时以内即可完成.该方法所制备催化剂的负载量可由投料比直接控制,可简单、快速制备负载量不同的SiO2/聚甲酚磺醛复合固体材料.研究发现, SiO2/聚甲酚磺醛复合固体催化剂能够高效地促进多种有机反应,如二苯甲醇与苯乙烯衍生物的亲核取代反应、2-苯基乙醇与醛的oxa-Pictect-Spengler反应以及吲哚与1,3-二羰基化合物或2-苯基乙醛的直接C3-烯基化反应.在上述反应中,目标产物的产率均较高,且反应对底物具有良好的官能团兼容性. SiO2/聚甲酚磺醛催化剂均可重复使用多次,且催化活性无明显下降.更重要的是,上述反应的投料量可增加至10 mmol,且产物的分离产率无明显下降,从而证明SiO2/聚甲酚磺醛催化剂具有一定的实际合成价值.值得一提的是,由于SiO2/聚甲酚磺醛催化剂含有一定量的水,本文认为聚甲酚磺醛在SiO2表面是以水溶液的形式存在,因此在反应过程中可能是以均相催化的方式进行.相较于传统的SiO2负载磺酸、TiO2负载苯磺酸以及Amberlyst-15催化剂, SiO2/聚甲酚磺醛复合固体酸催化剂具有活性高、制备周期短、廉价易得的特点.同时,该催化剂可简单、快速制备各种不同酸负载量的固体催化剂,在一定范围内调控该类固体酸催化剂的酸性.因而, SiO2/聚甲酚磺醛复合固体酸催化剂望用于各种酸催化合成反应中.     

担载型水溶性膦铑配合物催化剂研究

烯类氢甲酰化反应包括了均相催化的某些重要应用。含贵金属和贵重配体的均相催化剂与产物的分离及制备高活性、高选择性、高稳定性催化剂,是均相催化及其多相化最活跃的研究领域之一。对于氢甲酰化催化剂多相化,在基础研究和技术上都仍存在如何解决好催化活性、反应选择性变化或金属流失等问题。将HRh(CO)[P(m-C_6H_4SO_33Na)_3]_3担载在亲水性     

SiO_2担载聚甲酚磺醛作为固体酸催化剂用于有机反应（英文）

均相催化多相化是催化化学研究热点之一.但是,很多固体催化剂的制备需要专门的仪器设备和长期的实验技术积累,而一般的有机合成化学实验室并不具备制备和调控固体催化剂的条件.另外,部分固体催化剂制备过程较为复杂,制备周期较长,因此,人们在进行有机转化反应操作时往往倾向于采用均相催化剂.为了改变这一现状,需要尽快发展制备方法简单、周期短、性能可靠的固体催化剂,以期能够在当前化学反应绿色化过程中做出更大贡献.酸催化剂广泛用于有机合成反应.传统硫酸、氢氟酸等均相酸催化剂虽然催化活性较好,但其腐蚀性强、毒性大,且回收困难.为了提高化学转化过程的绿色性,固体酸催化剂在有机反应中的应用已广受关注.但是,传统的固体酸催化剂制备过程大多较为复杂,获取周期长,且酸度不均、负载量也难以实现调控,因此有必要发展一种制备便捷、酸度适中、普适性广的固体酸催化剂.聚甲酚磺醛是2-羟基-4-甲基苯磺酸与甲醛的低聚物,不溶于二氯甲烷、乙酸乙酯等大部分有机溶剂,易溶于水.聚甲酚磺醛的水溶液已经被用作治疗妇科疾病的药物,是一种廉价、易得、生物兼容性好的市售化学品.由于聚甲酚磺醛分子结构中含有大量的磺酸基,因此其具备作为酸催化剂的潜质.考虑到其骨架结构中富含大量羟基,可能与SiO2类多羟基载体产生氢键作用,因而可在一定程度上稳定制备的SiO2/聚甲酚磺醛复合固体材料.本文采用浸渍法,经如下两步将聚甲酚磺醛负载于SiO2表面,制备了一系列担载量不同(0.2~1.5 mmol/g)的复合酸性材料:(1)将SiO2加入聚甲酚磺醛水溶液的乙醇溶液中,在室温下磁力搅拌10–15分钟;(2)在减压条件下除去水和乙醇(约30分钟).整个制备过程,无需专门的设备,仅需使用磁力搅拌器和旋转蒸发仪等一般有机合成实验室的常规仪器,并且制备周期非常短,在1小时以内即可完成.该方法所制备催化剂的负载量可由投料比直接控制,可简单、快速制备负载量不同的SiO2/聚甲酚磺醛复合固体材料.研究发现,SiO2/聚甲酚磺醛复合固体催化剂能够高效地促进多种有机反应,如二苯甲醇与苯乙烯衍生物的亲核取代反应、2-苯基乙醇与醛的oxa-Pictect-Spengler反应以及吲哚与1,3-二羰基化合物或2-苯基乙醛的直接C3-烯基化反应.在上述反应中,目标产物的产率均较高,且反应对底物具有良好的官能团兼容性.SiO2/聚甲酚磺醛催化剂均可重复使用多次,且催化活性无明显下降.更重要的是,上述反应的投料量可增加至10 mmol,且产物的分离产率无明显下降,从而证明SiO2/聚甲酚磺醛催化剂具有一定的实际合成价值.值得一提的是,由于SiO2/聚甲酚磺醛催化剂含有一定量的水,本文认为聚甲酚磺醛在SiO2表面是以水溶液的形式存在,因此在反应过程中可能是以均相催化的方式进行.相较于传统的SiO2负载磺酸、TiO2负载苯磺酸以及Amberlyst-15催化剂,SiO2/聚甲酚磺醛复合固体酸催化剂具有活性高、制备周期短、廉价易得的特点.同时,该催化剂可简单、快速制备各种不同酸负载量的固体催化剂,在一定范围内调控该类固体酸催化剂的酸性.因而,SiO2/聚甲酚磺醛复合固体酸催化剂望用于各种酸催化合成反应中.     

担载金属簇——Ⅰ.硅胶化学键联羰基钴簇YCCo_3(CO)_9催化剂

羰基钴簇络合物YCCo_3(CO)_9,是一种具有良好醛化活性的均相催化剂。本文报导将它化学键联到硅胶表面上而固相化,及其醛化反应评价结果。首先由C_2H_3Si(EtO)_3合成CCl_3C_2H_4Si(EtO)_3,然后将此化合物与硅胶表面键联。生成三氯化物,再与八羰基二钴反应而制得负载型催化剂,其钴含量为6～7％。测定了此负载型催化剂的红外光谱,评价其对庚烯-1的醛化反应活性。发现在140℃,40公斤/厘米~2压力的较佳反应条件下,6小时内,庚烯-1转化率为83％,而醇醛选择性92％。此外还进行了多次循环使用试验,但其钴流失似仍过大。     

王冠高聚物担载四核钴羰基簇催化剂的醛化反应活性

本文用二苯并-18-冠-6高聚物作因相化载体,通过化学健合,合成了担载的四核钴羰基簇催化剂Crown-Co_4。,并对该催化剂进行了元素分析、红外光谱及X射线光电子能谱(XPS)等方面的测试分析;还考察了不同温度、不同极性溶剂及不同类型烯烃对醛化活性的影响。实验证明,该催化剂对直链端位烯烃的醛化活性高于均相的苯基-四核钴羰基簇催化利Ph-Co_4。。二苯并-18-冠-6高聚物载体能明显改善催化性能。     

制备方法对均相多相化钯催化剂活性物种的影响

近年来,多相化均相催化剂的研究,在有机合成、石油化工、精细化工等领域引起了广泛关注.和多相催化剂一样,负载化均相催化剂的性能也与制备技术有较大的关系.如在研究氯化钯、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和氧化铝所组成的双重负载催化剂时,虽然所用组分一样,比例相同,但由于负载顺序不同,所得催化剂的活性和重复使用性相差很大.国内外学者曾对类似催化剂的表征进行过讨论,认为催化剂的活性中心是在胶体保护的金属钯颗粒上.对于负载顺序的效应,则未见报道.我们以CO为探针     

金属簇的催化作用 Ⅱ.异丁烯醛化反应

异丁烯醛化反应中生成两种醛:3-甲基丁醛(以下简称MB)和2,2—二甲基丙醛(以下简称DMP)。我们曾报导YCCo_3(CO)_9型三核羰基钴簇是一类新型的烯烃醛化催化剂。尤其对于空间位阻较大的烯烃与钴膦催化剂相比,优越性更大。本文研究了在异     

树脂担载金催化苯胺衍生物氧化羰化制氨基甲酸甲酯

树脂类高聚物担载的各种过渡金属和贵金属催化剂在加氢、选择氧化、聚合、氢甲酰化等反应中已有应用^[1,2],金催化剂作为一种新型的催化材料正日益引起人们的重视。继无机氧化物担载金催化剂得到广泛使用后^[3-7],有机金催化下的醇醛缩合^[8]、烯烃羧化^[9]以及锡烷偶联^[10]等反应的效果亦很好。最近,我们将有机金配合物催化剂用于胺类化合物氧化羰化制取氨基甲酯的反应^ [11],结果很好。但该均相催化体系仍存在催化剂分离回收和重复使用困难等问题。我们将金担载于各种高聚物上并用于苯胺及其衍生物的氧化羰化时,发现使用大孔弱酸性阳离子交换树脂作为催化剂载体对该反应的活性很高。相对于以往广泛研究的钯、钌、铑等的各种配合物加助催化组分催化剂体系^[12-14],这一体系简单、高效、易分离,且能够重复使用。     

担载金属簇 Ⅳ.担载四核羰基钴簇的合成及醛化活性

本文报道了担载四核羰基钻簇Co_4(CO)_8(μ_2-CO)2(μ_4-P-)-2_/(P)(2)[(P):聚(苯乙烯-二乙烯基苯)]的合成。2的钴含量为9.5%。用X光电子能谱测定,2的Co(2p_(3/2))电子结合能比Co_4(CO)_8(μ_2-CO)_2(μ_4-PPh)_2的高。本文研究了2催化己烯-1的醛化反应。在一定条件下,己烯-1的转化率可达83%,它对醛的选择性约为100%。     

二氧化硅担载铜系催化剂上异丁烯与甲醛缩合一步生成异戊二烯的研究

本文对前文所表征过的5个Cu/SiO_2催化剂进行了烯醛缩合反应制异戊二烯的活性评价.并对其反应后未再生的样品进行了XRD及XPS表征,关联表征与反应结果发现这些纯铜系催化剂上存在的两种铜组分(CuO和孤立Cu~(2+)),可被反应物甲醛还原为金属铜或Cu_2O.从反应初始活性数据来看,似乎可以认为Cu_2O是烯醛反应的活性相之一,且很可能是活化甲醛的中心.而金属铜则对生成异戊二烯不起活性作用.Cu_2O所起的可能是一种弱酸弱碱双功能位的作用.文中还对具有较长寿命的N-115(二氧化硅担载铜锑催化剂)和N-218(二氧化硅担载铜系催化剂)二催化剂寿命试验前后的活性数据进行了对比,并从酸碱催化的角度推论了影响铜系催化剂寿命的两个可能因素.     

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。     

Click化学固载催化剂催化多相有机反应研究进展

催化剂固载实现均相催化多相化已成为当今有机化学领域的一大研究热点,而Click化学作为一种极其有效的均相催化剂的固载手段得到了广泛的应用.主要从硅胶、聚乙二醇(PEG)、聚苯乙烯(PS)、全氟烷烃、树枝状大分子等固载基质方面,综述了近几年来运用Click化学实现的各类催化剂的固载,并通过一系列反应对固载后的催化剂进行了活性和稳定性评价.     

阴离子交换树脂担载氟离子催化合成假性甲基紫罗兰酮

用阴离子交换树脂担载氟离子催化柠檬醛与丁酮的反应,合成了假性甲基紫罗兰。探讨了催化剂用量、反应物配比、反应温度和反应时间等因素对收率的影响,在柠檬醛为100mmol,n(柠檬醛)：n(丁酮)=1：10,催化剂用量为柠檬醛质量的75％,室温反应1h的最佳反应条件下,产物收率87．1％,纯度99．1％。     

简单芳香族醛、酮化合物相转移催化Kishner-Wolff反应

Kishner-wolff反应(简称K-W反应)是1911-1912年发现的,它是还原醛和酮的腙或缩氨脲为烃的著名方法。黄鸣龙、Cram、Grundon等人曾研究过此反应。1979年,我们用冠醚作相转移催化剂实现了相转移催化K-W反应。本文探讨了相转移催化K-W反应的适用范围。研究了八个芳香族醛、酮化合物的还原,其结果列于表1。     

担载液相催化剂的研究——Ⅰ.丙烯氢甲酰化制丁醛的研究

为了保持均相催化特有的反应条件温和,选择性高,金属活性物利用率高等优点,并克服其固有的某些缺点,近年来国内外在均相催化多相化方面进行了多方面的探索,取得了一定的进展,但贵金属组分的流失,始终还存在一些问题。本文介绍一种新的多相化均相催化剂一担载液相催化剂(Supported Liquid Phase Catalyst,简称SLPC),将有利于改善这一存在问题,并具开拓均相催化多相化领域的意义。     

水溶性双金属催化剂在硝基化合物加氢反应中的协同效应

采用水溶性催化剂在两相体系下进行的催化反应既保持了均相催化剂的优点，又可通过简单的相分离达到使产物与催化剂分离的目的［’1．对于水溶性催化剂在两相体系中催化加氢反应，文献中大多采用水溶性铐一瞬、铱一脚和钉一碟络合物为催化剂对a、“不饱和醛、酮、酸等化合物的选择加氢进行考察［’‘．然而对水溶性把一脚络合物催化加氢反应性能研究的报道甚少［‘j．在多相催化中，双（或多）金属的协同效应是常见的现象，但在均相及高分子负载的催化体系中双（或多）金属的协同效应的报道较少［‘］．我们曾报道了高分子负载的Pd／RU双…     

用二氧化硅为载体的聚-γ-氰丙基和聚-γ-氨丙基硅氧烷的钯络合物对醛和酮的催化加氢

<正> 许多过渡金属络合物能够在温和的条件下催化烯烃的均相加氢,但是只有少数络合物能够催化醛酮的均相加氢。 从前我们曾报道过二氧化硅为载体的聚-γ-氰丙基硅氧烷-钯络合物(简称Si-CN-Pd)和聚-γ-氨丙基硅氧烷-钯络合物(Si-NH_2-Pd)能够作为烯烃的加氢催化剂。最     

活性炭担载硅钨酸催化甘油脱水制丙烯醛

合成了活性炭(AC)担载的硅钨酸(H4[SiW12O40].nH2O,HSiW)催化剂,并研究了其对甘油脱水制丙烯醛的催化性能.结果表明,10%HSiW/AC催化剂具有较高的活性和选择性,反应生成丙烯醛的时空收率可达68.5 mmol/(g.h),为文献报道的最好结果之一.催化剂的性能与催化剂表面杂多酸的分散度以及强酸中心的相对数量密切相关.     

氧化锆担载镍甲烷干重整催化剂的载体形貌效应

煤层气是储量十分丰富的煤炭伴生资源,也是煤炭开采中最大的安全隐患之一,同时还是重要的温室气体.研究煤层气的高效、清洁资源化利用具有资源和环境双重意义.因此,世界主要产煤国均十分重视煤层气的开发和利用.煤层气的主要成分是甲烷,目前主要通过两种方式实现其资源化利用:(1)直接转化,主要通过氧化偶联、催化氧化官能团化或脱氢芳构化等途径将其转化为高碳烃、含氧化合物及芳烃等;(2)间接转化,甲烷首先经催化重整反应制取合成气,而后再经Fischer-Tropsch合成、甲醇化和氢甲酰化等过程来合成饱和烃、烯烃、甲醇及其他含氧化物.对于前者,由于热力学限制,反应收率很低,应用前景较差,而经由合成气这一平台产物的间接转化路线被认为是一条甲烷资源化利用颇具工业前景的转化路线.因此,甲烷催化重整制合成气备受关注.研究表明,贵金属具有较好的甲烷重整催化性能,但其储量有限、价格昂贵的内在缺陷不利于甲烷大规模转化和资源化利用.Ni基催化剂具有与贵金属可比的催化活性和选择性,且其储量丰富,价格低廉,因此在甲烷重整反应中备受青睐.但是,相对于贵金属,Ni基催化剂易于积碳和烧结失活,这已成为制约其大规模工业化应用的瓶颈.迄今,大量文献报道关注如何提高Ni基催化剂的催化稳定性.而载体形貌调控是调节负载型催化剂的有效途径.本文开展了用作载Ni催化剂的氧化锆载体的形貌调控研究,以期可以有效调节载Ni催化剂的物化性质,进而调控载Ni催化剂的甲烷重整催化性能.采用水热法成功制备了松球状和鹅卵石状的单斜相氧化锆载体,进一步负载镍,制备了载镍催化剂,用于甲烷重整制合成气反应.具有分级结构的松球状氧化锆载Ni催化剂(Ni/ZrO2-ipch)展示出比鹅卵石状氧化锆和常规氧化锆纳米粒子载Ni催化剂显著好的催化活性和稳定性.采用XRD、N2吸附、TEM、H2-TPR、CO化学吸附、CO2-TPD、XPS和TGA等手段研究了松球状氧化锆载Ni催化剂高催化活性和稳定性的原因和机制.发现,其较高的催化活性主要归因于高的Ni分散度、改善的可还原性、促进的氧流动性以及较多的碱性位和较强的碱性,这些物化性质依赖于氧化锆载体的独特形貌.分级结构的松球状氧化锆载Ni催化剂高的甲烷重整催化稳定性主要源于催化剂的高抗烧结、抗积碳性能.加强的金属载体效应和介孔限域效应可以阻止金属Ni的高温烧结,而优良的抗积碳稳定性主要源于催化剂良好的氧流动性、较多的碱性位、较强的碱性以及小的Ni粒子尺寸.鉴于分级结构松球状氧化锆载Ni催化剂高的催化活性和优良的抗积碳、抗烧结稳定性,该催化剂用于甲烷重整制合成气具有广阔前景.而所制备的分级结构松球状氧化锆由于具有独特的结构和优良的热稳定性,可以作为性能优良的载体用于其他反应,尤其对于高温转化过程可望表现出明显优势.