亚纳米级的Pd团簇的简易合成:Pd/PEG-PNIPAM复合物及其Suzuki反应中的极高催化性能（英文）

由于纳米材料的小尺寸效应,在异相催化剂中,超小的催化剂颗粒往往具有很好的催化性能,多种多样的合成稳定的小纳米颗粒的方法如百花齐放地报道出来.在这些合成方法中,为了防止小颗粒的长大,往往需要稳定剂,常用的稳定剂如功能性纳米材料,树枝状分子等.但是,由于其稳定性较差,制备超小的纳米颗粒往往非常困难,表面吸附的稳定剂也会影响其催化活性.Suzuki反应在现代精细化工合成中具有非常重要的地位.合成容易回收分离的且足以催化氯苯的异相Pd催化剂,将是一个重大的突破.我们使用单电子转移活性自由基聚合(SET-LRP)方法,合成了夹心型的PEG-PNIPEM聚合物,PNIPAM聚合在PEG-1的两端,两端都连接了25个NIPAM分子.通过氢核磁共振NMR),凝胶渗透色谱(GPC)和傅里叶变化红外光谱(FTIR),我们证明了PNIPAM已经成功地接枝在PEG的两端,PEG-PNIPAM的数均分子量Mn,GPC为7841.通过简单的负载流程,我们将Pd纳米颗粒成功的地负载在PEG-PNIPAM共聚物上,得到Pd/PEG-PNIPAM催化剂,Pd的负载量为4.4 wt%.在透射照片中,PEG-PNIPAM看起来像一个薄薄的片层.Pd的团簇颗粒很小,最大约2 nm.我们测量了制得的催化剂Pd/PEG-PNIPAM水溶液随着温度变化的光透过率曲线,最后确定该材料的LCST为41℃.我们认为在温度高于LCST进行反应时,催化剂的载体由亲水变成亲油,这样亲油的反应物分子将容易向催化剂载体扩散并富集.催化剂会形成一个亲油的微环境富集反应物,并形成反应微环境将大大提高催化速率.该催化剂在Suzuki反应中表现出了极好的催化能力.使用该催化剂催化Suzuki反应,我们发现苯硼酸和碘苯在80℃反应时10 s内即可完全转化,TOF为4.3×10~4 h~(-1).对于异相Pd催化剂而言,达到这个TOF是非常难得的,可与活性很高的均相催化剂比拟.室温下催化速率明显减慢,但也仍在1 min内转化完全,TOF为7.2×l0~3 h~(-1).当加大反应物的量,反应物/催化剂的比从120增加到1600,反应在3 min内达到100%转化,TOF为3.2×l0~4 h~(-1).即使使用苯硼酸和氯苯进行反应,也在5 min内达到了65%的转化.异相Pd催化剂催化氯苯的Suzuki反应是很难进行的,表明该纳米材料具有极佳的催化活性.然而,在催化苯硼酸与碘苯的连续3次反应中,催化剂的活性明显降低,直至失活.使用后的催化剂颗粒长大至几百纳米,许多小颗粒被包裹于其中.Pd颗粒有所长大,PEG-PNIPAM相互缠绕发生团聚,这也就是催化剂失活的原因.由于Pd/PEG-PNIPAM复合物可以通过其温度响应性回收,我们认为其在高效催化方面具有很好的应用前景.     

非通孔多孔氧化铝基底上原位生成Pd纳米材料的制备及应用

以非双通的多孔氧化铝(AAO)(Al基底为支撑体)为模板,基底Al作为还原剂,在AAO孔道内原位合成了Pd单质(Pd/AAO)。本文详细研究了AAO阻挡层的去除以及Pd/AAO的酸腐蚀处理后的情况。采用扫描电子显微镜观察了不同条件下形成的形貌,提出了一个近似合理的生成Pd单质的机理。评价了其对苯硼酸和对溴苯甲醛Suzuki反应的活性。摩尔分数0.06%Pd催化剂在温和的实验条件下可以高效催化Suzuki反应,产率达到99.8%。Pd/AAO固体片状结构在液相反应中直接从溶液中取出即可进行下一次反应,易于分离和回收,可使用性强。此研究为有机反应异相催化剂的设计提供了一个有效的思路,在实际应用中具有一定的指导意义。     

多孔网状聚苯胺包覆磁性纳米Fe_3O_4负载钯催化的Suzuki及Heck偶联反应

为解决均相钯催化剂难于分离回收及循环使用问题,发展了一种廉价易行的方法合成易于原位磁分离回收的磁性纳米粒子(MNPs)负载钯催化剂Fe3O4@MOPPA-Pd.该催化剂可高效催化卤代苯的Suzuki反应及Heck反应,且对Suzuki偶联反应具有尤其高的催化活性,在温和条件下,10 mg Fe3O4@MOPPA-Pd可催化300 mmol溴苯与苯硼酸的偶联反应,联苯的分离收率达98%,转化数(TON)及转化率(TOF)分别高达77052和51368 h-1.此外,Fe3O4@MOPPA-Pd可在外加磁场存在下由反应体系中方便分离回收,循环使用4次以上催化活性无明显降低.     

Pd/SWNTs负载型催化剂的制备及其催化性能

利用单壁碳纳米管(SWNTs)自身的还原性, 将PdCl2溶液中的Pd2+直接还原成金属Pd负载在SWNTs表面上, 制备了具有良好催化性能的Pd/SWNTs负载型催化剂. 通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和热重分析(TG)对Pd/SWNTs 进行了表征, 并利用Suzuki反应对Pd/SWNTs的催化性能进行了测试. 实验结果表明, 用SWNTs与12 mmol·L-1的PdCl2的水溶液直接作用, 得到Pd/SWNTs催化材料的Pd负载量达到14.13%(w, 质量分数), 颗粒分散均匀, 粒径小(2 nm左右), 与SWNTs结合紧密; 用经过H2还原的Pd/SWNTs作催化剂, 在90 ℃下进行Suzuki反应, 30 min后反应就基本完成, 其联苯的产率达到98.10%, 催化活性较高, 可望广泛用于有机合成反应.     

新型纳米催化剂Pd/g-C_3N_4 NSs的制备及其在Suzuki-Miyaura反应中的应用

通过一步法将纳米Pd负载于二维氮化碳纳米片(g-C3N4)上,制得一种新型的二维纳米催化剂Pd/g-C_3N_4NSs(1),其结构和形貌经TEM,XRD和XPS表征。以卤代苯与取代苯硼酸的Suzuki-Miyaura反应为探针反应,研究了1的催化性能。结果表明:1催化活性较好,TOF为53 000 h-1,部分产物收率高于99%,循环使用3次,其催化性能基本不变。     

Pd/SiC催化碘代芳烃和芳基硼酸羰化Suzuki偶联反应性能

以高比表面积碳化硅为载体,通过液相还原法制备出Pd/SiC催化剂,并用于催化碘代芳烃和芳基硼酸羰化Suzuki偶联反应.利用X射线衍射、电感耦合等离子体质谱和高分辨透射电子显微镜等对催化剂进行了表征.结果表明, SiC表面的Pd纳米颗粒分散均匀,平均粒径约为2.8 nm.在优化溶剂、碱、压力和温度等反应条件后,发现以3 mmol的K2CO3和10 mL苯甲醚分别为碱和溶剂,1.0 mmol碘苯和1.5 mmol苯硼酸在3 wt% Pd/SiC催化剂存在的条件下,在CO压力为1.0 MPa和100oC下反应8 h即可实现羰化偶联,碘苯转化率为90%,二苯甲酮选择性为99%.并且, Pd/SiC对含有不同官能团的碘代芳烃和芳基硼酸羰化Suzuki偶联反应具有较好的普适性.同时, Pd/SiC也具有较好的稳定性,经5次循环反应后,碘苯转化率从90%降至76%;催化剂活性降低的主要原因是活性组分Pd在有机反应体系中的流失.     

Pd/SiC催化碘代芳烃和芳基硼酸羰化Suzuki偶联反应性能

以高比表面积碳化硅为载体,通过液相还原法制备出Pd/SiC催化剂,并用于催化碘代芳烃和芳基硼酸羰化Suzuki偶联反应.利用X射线衍射、电感耦合等离子体质谱和高分辨透射电子显微镜等对催化剂进行了表征.结果表明, SiC表面的Pd纳米颗粒分散均匀,平均粒径约为2.8 nm.在优化溶剂、碱、压力和温度等反应条件后,发现以3 mmol的K2CO3和10 mL苯甲醚分别为碱和溶剂,1.0 mmol碘苯和1.5 mmol苯硼酸在3 wt% Pd/SiC催化剂存在的条件下,在CO压力为1.0 MPa和100oC下反应8 h即可实现羰化偶联,碘苯转化率为90%,二苯甲酮选择性为99%.并且, Pd/SiC对含有不同官能团的碘代芳烃和芳基硼酸羰化Suzuki偶联反应具有较好的普适性.同时, Pd/SiC也具有较好的稳定性,经5次循环反应后,碘苯转化率从90%降至76%;催化剂活性降低的主要原因是活性组分Pd在有机反应体系中的流失.     

磁性纳米Pd/Fe_3O_4催化剂的制备及其在Heck反应中的应用（英文）

通过使用聚乙烯吡咯烷酮作为稳定剂,合成了磁性Pd/Fe_3O_4纳米颗粒催化剂。对该催化剂进行粉末X射线衍射、透射电子显微镜、感应耦合等离子体和磁性表征。将Pd/Fe_3O_4催化剂用于Heck反应,检测其催化性能。测试结果表明Pd纳米颗粒负载在Fe_3O_4纳米颗粒上,而且催化剂的尺寸20 nm,并在Heck反应中表现了极好的催化性能。此外,催化剂可以通过磁场回收利用,且催化活性没有显著的降低。     

Pd/SiC催化碘代芳烃和芳基硼酸羰化Suzuki偶联反应性能（英文）

以高比表面积碳化硅为载体,通过液相还原法制备出Pd/Si C催化剂,并用于催化碘代芳烃和芳基硼酸羰化Suzuki偶联反应.利用X射线衍射、电感耦合等离子体质谱和高分辨透射电子显微镜等对催化剂进行了表征.结果表明,Si C表面的Pd纳米颗粒分散均匀,平均粒径约为2.8 nm.在优化溶剂、碱、压力和温度等反应条件后,发现以3 mmol的K2CO3和10 m L苯甲醚分别为碱和溶剂,1.0 mmol碘苯和1.5 mmol苯硼酸在3 wt%Pd/Si C催化剂存在的条件下,在CO压力为1.0 MPa和100 oC下反应8 h即可实现羰化偶联,碘苯转化率为90%,二苯甲酮选择性为99%.并且,Pd/Si C对含有不同官能团的碘代芳烃和芳基硼酸羰化Suzuki偶联反应具有较好的普适性.同时,Pd/Si C也具有较好的稳定性,经5次循环反应后,碘苯转化率从90%降至76%;催化剂活性降低的主要原因是活性组分Pd在有机反应体系中的流失.     

多孔有机聚合物负载钯作为高效C-C偶联反应多相催化剂

Pd催化的C-C均相偶联反应,如Suzuki,Heck和Sonogashira广泛应用于有机合成、药物化学、材料科学等领域.均相催化剂具有难分离和不易循环利用的缺点,因而其应用有所受限.因此,开发具有高稳定性和高活性以及可循环性的Pd负载的多相催化剂具有重要意义.多孔有机聚合物具有独特的多级孔结构以及良好的稳定性,因而为制备新型的多相催化剂提供了可能.本文将乙烯基修饰的1,10-菲罗啉有机配体与二乙烯基苯共聚得到了菲罗啉功能化的多孔有机聚合物(PCP-Phen),负载Pd(OAC)2后所制催化剂(Pd/PCP-Phen)在Suzuki,Heck和Sonogashira等偶联反应中表现出优异的活性、选择性和稳定性.固体核磁和红外结果表明所合成的多孔有机聚合物具有1,10-菲罗啉有机配体;热重分析显示该聚合物具有较高的热稳定性;N2吸附测试表明该多孔有机聚合物及其钯负载物均具有丰富的介孔结构(11.2和7.3 nm)和大的比表面积;扫描电镜和透射电镜结果确也证实了它们具有丰富的介孔结构.X射线光电子能结果表明,Pd/POP-Phen催化剂中Pd 3d5/2和Pd 3d3/2的结合能分别为337.6和343.1 eV,略低于Pd(OAc)2的(338.6和343.8 eV).同时,该催化剂的N 1s结合能为400.0 eV,高于POP-Phen的399.3 eV.由此可见,该催化剂中菲罗啉有机配体与Pd物种有很强的配位作用.将得到的Pd/POP-Phen催化剂用于Suzuki,Sonogashira以及Heck反应.对于Suzuki反应,当以溴苯和苯硼酸为底物,乙醇和水(2∶3)为溶剂时,反应30 min联苯的产率高于99％;而在菲罗啉和醋酸钯(Pd/Phen)混合均相催化剂作用下,同样条件下转化率仅为1.7％.可见,Pd/POP-Phen多相催化剂在Suzuki反应中的催化活性高于均相催化剂.更为重要的是,该催化剂在循环使用五次后并未见明显的失活,且在反应液中也未检测到Pd,说明反应中金属物种基本上没有流失,与Pd/POP-Phen 多相催化剂的高稳定性一致.当将反应物扩展到多种不同底物时,Pd/POP-Phen催化剂均显示出非常优异的催化性能.在Sonogashira和Heck反应中,该多相催化剂也有非常好的催化性能.在碘苯和苯乙炔为反应物的Sonogashira反应中,于120℃进行30 min后,转化率即可达99％以上,高于Pd/Phen均相催化剂(93％);且该反应在没有CuI参与下也可以进行,从而避免了副产物二苯炔的形成.在碘苯和丙烯酸甲酯为底物的Heck反应中,于130℃只需反应20 min转化率可达到＞99％,也优于相应的均相催化剂.循环实验表明,该催化剂具有很高的稳定性.Pd/POP-Phen多相催化剂表现出高于均相催化剂的活性,主要原因归于催化剂孔道中相对较高的反应物浓度.在多相催化反应中,因为其丰富的多孔结构对反应物具有很强的富集作用,从而使得多相催化剂里的反应物浓度大大高于均相催化剂.例如,在Suzuki反应中,溴苯在多相催化剂中的浓度是均相催化体系的14倍.     

Pd nanoparticles on a porous ionic copolymer: a highly active and recyclable catalyst for Suzuki-Miyaura reaction under air in water

A porous copolymer of an IL with divinylbenzene was prepared and applied as a support for Pd nanoparticles. The supported Pd nanocatalyst was found to be extremely active for Suzuki-Miyaura reaction of aryl bromides and chlorides with phenylboronic acid even with 10 ppm Pd loading under air in water.     

微流控技术制备微胶囊负载钯催化剂

采用微流控技术结合悬浮聚合方法实现了百微米级含膦配体聚苯乙烯微胶囊的可控制备, 微胶囊尺寸在320~420 μm范围内可调, 且单分散性好. 扫描电子显微镜、能量散射光谱和电感耦合等离子发射光谱结果证实了其形貌和组成的均匀性及钯负载的可控性和有效性. 以溴代芳烃与苯硼酸的Suzuki偶联反应为模型反应评价了负载Pd(PPh₃)₄的百微米级微胶囊的催化性能, 发现其性能与文献报道的7~8 μm的同类催化剂微胶囊接近, 且均优于均相催化剂; 该催化剂经简单过滤后, 可实现多次循环使用, 未发现活性物种的流失. 该法实现了连续制备, 因而有助于提高制备的效率和可控性. 另外, 所制百微米级催化剂微胶囊在固定床反应器内具有较高催化剂浓度和机械性能, 且优于浆态床中使用的微米级催化剂微胶囊.     

用于Suzuki-Miyaura反应的阴离子交换树脂负载钯催化剂(英文)

以碱性阴离子交换树脂Amberlite IRA-900为载体,Pd(C3H5)(C5H5)为金属有机前体,采用金属有机气相沉积法在室温下制备了Pd@IRA-900多相催化材料.紫外-可见光谱分析证明前体和树脂骨架之间的化学作用以及树脂本身的孔道结构使得Pd纳米粒子均匀分散在载体上.透射电镜结果显示钯纳米粒子的平均尺寸为2.6 nm.在较温和的条件下Pd@IRA-900对多种卤代芳烃和苯硼酸的Suzuki偶联都具有良好的催化活性,并且催化剂重复使用5次之后依然具有很好的活性.此外,对树脂载体进行碱性交换处理后可得到一种双功能催化材料Pd@IRA-900(OH),该催化剂在不加入碱的条件下也可以催化碘苯和苯硼酸的Suzuki偶联反应.     

Suzuki cross‐coupling reaction of aryl and heterocyclic bromides and aromatic polybromides on a Pd(II)‐hydrotalcite catalyst

The Suzuki cross‐coupling reaction of various bromine‐containing substrates and phenylboronic acid in toluene at 90 °C on a Pd(AcO)₂Py₂ catalyst supported on an Mg? Al hydrotalcite, using K₂CO₃ as the base, was studied. The conversion and selectivity results obtained for many of the substrates were excellent and similar to those provided by more active or even homogeneous catalysts. The reactions of aryl polybromides and phenylboronic acid gave the corresponding polyaromatic compounds in variable yields depending on the particular substrate. Arylation occurred in a consecutive manner by substitution of the different Br atoms. ICP‐MS measurements of the palladium content of the catalyst performed prior to and after the reaction revealed that part of the metal is incorporated into the bulk solution; therefore, the catalytic process is not purely heterogeneous. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

Guanidine/Pd(OAc)2-catalyzed room temperature Suzuki cross-coupling reaction in aqueous media under aerobic conditions

A highly efficient Pd(OAc)2/guanidine aqueous system for the room temperature Suzuki cross-coupling reaction has been developed. The new water-soluble and air-stable catalyst Pd(OAc)2.(1f)2 from Pd(OAc)2 and 1,1,3,3-tetramethyl-2-n-butylguanidine (1f) was synthesized and characterized by X-ray crystallography. In the presence of Pd(OAc)2.(1f)2, coupling of arylboronic acids with a wide range of aryl halides, including aryl iodides, aryl bromides, even activated aryl chlorides, was carried out smoothly in aqueous solvent to afford the cross-coupling products in good to excellent yields and high turnover numbers (TONs) (TONs up to 850,000 for the reaction of 1-iodo-4-nitrobenzene and phenylboronic acid). Furthermore, this mild protocol could tolerate a broad range of functional groups.     

Pd(0)-Schiff-base@MCM-41 as high-efficient and reusable catalyst for C–C coupling reactions

A Pd-Schiff-base grafted on functionalized mesoporous MCM-41 (Pd(0)-Schiff-base@MCM-41) was prepared using a post-grafting procedure and used as a highly efficient and reusable nanostructural catalyst for the carbon–carbon cross-coupling reactions of various aryl halides (including aryl iodide, bromide and chloride) with sodium tetraphenyl borate, phenylboronic acid and butyl acrylate. This catalyst exhibits interesting reactivity through Heck and Suzuki reactions.     

Efficient route to 1,3-Di-N-imidazolylbenzene. A comparison of monodentate vs bidentate carbenes in Pd-catalyzed cross coupling

A new bis(carbene) ligand architecture has been developed and was evaluated in the Suzuki-Miyaura cross-coupling reaction of various aryl halides with phenylboronic acid. Several new bis(carbene) ligands were tested in different carbene:Pd ratios. Pd(OAc)(2) and Pd(2)(dba)(3) were compared for efficiency as a Pd source. It was found that the Pd(OAc)(2)/bis(carbene) system formed a catalyst for the activation of chlorobenzene. [reaction: see text]     

Impact of Solvent and Their Contaminants on Pd/C Catalyzed Suzuki-Miyaura Cross-Coupling Reactions

The aim of this work was to understand if solvent contaminants can interfere in Suzuki’s cross-coupling reactions and if it can explain the lack of robustness in industrial processes. For this purpose, several parameters were tested on the industrial model reaction between 2-bromonaphthalene and phenylboronic acid catalyzed by Pd/C. Best results were obtained using THF as solvent. Traces of the precursors of the used solvents, such as 2,3-dihydrofurane or maleic anhydride (100–300 ppm related to the solvent) strongly poisoned the reaction, decreasing the conversion significantly. This means that to ensure robust production, solvent quality must be analyzed at the ppm level. Fortunately, addition of triphenylphosphine can circumvent the catalyst poisoning.