负载型过渡金属催化剂在碳-碳键偶联反应中的应用研究进展

过渡金属催化的偶联反应是有机合成中碳-碳键形成的重要方法,也是当前有机化学研究领域的热点之一.直接以过渡金属盐或配合物作催化剂有价格昂贵、不易回收、痕量残留、污染产物和环境等弊端.在环境问题倍受关注的今天,寻找绿色的物质转化途径,开发可循环使用的负载型高效催化剂已成为化学家解决上述问题的重要途径之一.按照载体分类,综述了负载型催化剂在碳-碳键偶联反应中的研究进展.     

碳硼烷和碳硼炔金属配合物中金属-碳键的化学性质

碳硼烷和碳硼炔金属配合物中的金属-碳键具有不同于经典金属-碳键的化学性质.一方面,二十面体碳硼烷独特的电子和空间效应使得碳硼烷金属配合物中的金属-碳键不参与和不饱和分子的反应 另一方面,在一定条件下具有大空间位阻的碳硼笼可以诱导某些碳-碳偶联反应.然而,碳硼炔金属配合物中的金属-碳键能与多种不饱和分子发生反应,其反应模式取决于中心金属离子的电子构型.本文简要总结了我们近期在这方面的研究进展.     

双核有机金属化合物的光化学反应探析

有机金属化合物是指分子中至少含有一个金属-碳键（M-C键）的化合物,包括含M-C σ-键、M-Cnπ-键、ηn-M-Cn大π-键的化合物.双核金属-金属碳键的有机化合物的光化学反应包括光诱导金属-金属键的断裂、配体的离解与取代、光化学插入反应、光诱导异构化反应、歧化反应等.     

无过渡金属条件下喹啉C5位碳-氢键官能化反应

喹啉是一类重要的杂环化合物,喹啉类化合物的合成方法研究备受关注。通过喹啉的碳-氢键直接官能化反应制备取代喹啉类衍生物是一种简便而有效的方法。然而,喹啉的C5位选择性碳-氢键官能化反应仍然存在挑战,目前大多在过渡金属催化下实现,无过渡金属条件下的反应亟待开发。本文按成键类型(碳-卤键、碳-氮键、碳-氧键、碳-硫键和碳-碳键)分类综述了近年来在无过渡金属条件下喹啉C5位碳-氢键官能化反应的研究进展,并对该领域的研究现状及所存在的问题进行了总结。     

对羟基二联苯诱导的表面金属-有机键断裂

金属-有机杂化结构是表面在位反应过程中常见的中间体. 金属-有机杂化结构中金属-有机键的断裂需要克服较高的活化能垒, 往往会引起一系列竞争副反应以及分子的脱附. 本文利用扫描隧道显微镜研究了 4,4′-二羟基联苯分子在金属表面与预先制备的金属-有机链的作用, 发现其氧端能有效地降低金属有机杂化体系断键的能垒, 使得金属-有机键的断键反应能在较低的温度下进行. 该结果提供了一种调控表面反应中间物的新手段.     

金属有机化合物的基本反应过程

金属有机化合物是含有直接的金属-碳键的化合物,金属-碳键的存在使得这些化合物有一系列不同于一般有机或无机化合物的独特反应。了解这些反应的基本过程有助于认识它们参与的各种反应的机理以及进一步设计新的合成反应。金属有机反应的基本过程可分为四类:     

金属有机化合物中金属-配体键能的研究进展

介绍了金属有机物质热力学研究的进展,概述了过渡金属-配体键能的基本概念、估测方式、实验和理论研究方法.收集了已测得的第三副族到第八族所有中性金属有机络合物金属-配体σ-单键绝对键焓的实验值.对第三副族及锕系元素,收集了钪-氢、钪-碳、钍-氢、钍-碳、钍-氮、钍-氧、钍-硫、钍-氯、铀-氢、铀-碳、铀-硅、铀-氧、铀-氯、铀-溴、铀-碘、钐-氢、钐-碳、钐-硅、钐-氮、钐-磷、钐-氧、钐-硫、钐-氯、钐-溴和钐-碘键的键焓.对第四副族元素,收集了钛-碳、锆-氢、锆-碳、锆-硅、锆-氮、锆-氧、锆-氯、锆-碘、铪-氢、铪-碳键的键焓.对第五副族元素,收集了钒-氢、钽-碳键的键焓.对第六副族元素,收集了铬-氢、铬-碳、铬-硅、铬-氮、铬-氙、钼-氢、钼-碳、钼-硅、钼-氮、钼-磷、钼-氯、钼-溴、钼-碘、钼-氙、钨-氢、钨-碳、钨-硅、钨-氮、钨-氩、钨-氪、钨-氙键的键焓.对第七副族元素,收集了锰-氢、锰-碳、锰-硅、锰-氧、锰-硫、锰-氯、锰-溴、锰-碘、锝-氯、锝-溴、锝-碘、铼-氢、铼-碳、铼-氯、铼-溴、铼-碘键的键焓.对第八族元素,收集了铁-氢、铁-碳、铁-氮、铁-氩、铁-氪、铁-氙、钌-氢、钌-碳、钌-磷、锇-氢、锇-碳、钴-氢、钴-碳、铑-氢、铑-碳、铱-氢、铱-碳、铱-氯、铱-溴、铱-碘、镍-碳、镍-硫、钯-碳、铂-氢、铂-碳键的键焓.但未包括平均键焓值.此外,还收集了铁-氢、铁-碳、铁-氮、铁-磷、铁-羰基、铁-亚硝基、铁-氧分子、铁-硼、铁-铝、铁-镓、铁-铟、铁-铊键的理论计算值以及金属有机片断和离子的键焓.     

通过金属有机化合物的β-消除切断化学键

金属有机化合物的β-原子或基团的消除反应是实现选择性切断非活性化学键(包括碳-氢键、碳-碳键和碳-杂原子键)的有效方法之一.介绍了近年来金属有机化合物的β-原子或基团消除反应研究进展以及该反应在有机合成中的应用.     

溴代烯烃在金属催化偶联反应中的应用

溴代烯烃是一类重要的有机合成中间体,通过金属催化的偶联反应可以有效地形成碳-碳及碳-杂键.本文综述了溴代烯烃在金属催化偶联反应中应用的最新进展.     

MoO3—SiO2表面复合物金属催化剂载体的制备与表征

采用ＭｏＯＣｌ４的盐酸溶液负载于ＳｉＯ２的表面反应法，制备了负载型和键联型两种ＭｏＯ３－ＳｉＯ２（ＭｏＳＯ）表面复合物载体。利用红外光谱法研究了ＭｏＳＯ的表面构造及其化学吸附性能；并利用ＴＰＲ技术考察了该表面复合物载体对负载金属Ｐｄ，Ｃｕ氧化物还原过程的影响。     

基于表面金属有机化学方法的硅胶表面氧化钛的制备及表征

以普通硅胶为载体, 采用表面金属有机化学合成技术, 通过“一锅”反应制备了硅胶表面金属有机钛化合物, 然后经高温煅烧获得了硅胶表面氧化钛. 采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 X射线光电子能谱(XPS)、 热重分析(TG-DTA)及原子力显微镜(AFM)对硅胶表面金属有机钛化合物和表面氧化钛进行了结构表征. 结果表明, 高温煅烧过程中, 硅胶表面金属有机钛化合物不仅脱除了有机配体, 并且通氧使其表面“再生”羟基, 确保了钛的四配位形式不变; 氧化钛通过Si—O—Ti键锚定在硅胶表面, 呈分散、 孤立状态分布. 高温煅烧后, 硅胶的骨架结构保持完好.     

碳纳米纤维在浓硝酸-浓硫酸溶液中表面氧化对其负载的Pd-Pt催化剂颗粒分散状态的影响

摘要用混合的浓硝酸和浓硫酸在不同温度下氧化处理催化生长的碳纳米纤维. 利用X射线衍射、 N2物理吸附、 FTIR和离子交换研究了氧化处理对碳纳米纤维织构性质和表面含氧基团生成的影响. 采用等体积浸渍法制备碳纳米纤维负载Pd-Pt催化剂, 并利用高分辨电镜和脉冲H₂化学吸附对Pd-Pt金属颗粒的分散状况进行了研究. 结果表明, 经过氧化处理的碳纳米纤维表面生成了含氧基团, 生成量随着处理温度的升高而升高, 负载的Pd-Pt催化剂的分散程度也随着表面含氧基团浓度的增大而提高, 同时对后者的作用机理进行了讨论.     

过渡金属催化硼-氢键活化合成含硼-杂原子键邻碳硼烷衍生物的研究进展

十二顶点碳硼烷是一类含有碳、氢及硼原子的簇合物,具有特殊的热稳定性和化学稳定性,在医药、材料、能源、配位化学及金属有机化学中都得到广泛的应用.近年来,过渡金属催化的碳硼烷直接硼-氢键活化发展迅速,为硼顶点选择性官能团化提供了一系列新的高效路径.总结了利用过渡金属催化硼-氢键活化策略来实现邻碳硼烷硼-硼、硼-氮、硼-氧、硼-硫及硼-卤键构建的研究进展,同时对部分反应机理进行了讨论,并就该研究领域所面临的挑战和发展前景进行了展望.     

金属态原子电负性的计算及应用(Ⅱ)

利用修正后的Pauling计算单键键能的公式对H2、O2、CO观原子分子在某些过渡金属上解离吸附参数（包括活化吸附热，金属-吸附物种表面键能）进行了计算，获得了丰富的表面键能量参数数值，弥补了实验数据的不足．从而，为在一定程度上帮助人们从分子微观动力学的角度认识催化反应的实质，报供了较为可靠的理论依据．     

ⅥB族金属叁键有机化合物的研究进展

本文对一类重要的ⅥB族金属叁键化合物R_2M_2(CO)_4(R为环戊二烯基及类环戊二烯基)近年来的研究成果进行了综述,综述重点是这类化合物的官能团M≡M参键的化学活性,全文包括R_2M_2(CO)_4的合成及结构,M≡M叁键与亲核试剂、与碳-碳重键,与氧或与金属羰基物等试剂的反应及其应用。     

ESCA研究CH4—O2在铁和锰表面上的化学行为

利用ESCA研究比较了CH_4—O_2在过渡金属铁和锰表面上的化学行为,结果表明:(1)在室温和高真空(P=10~(-5)Pa)下,甲烷与金属(铁和锰)表面和预先氧化的金属(Fe_2O3和MnO)表面作用,均未观察到有任何化学反应。但当甲烷与氧共吸附时,金属表面上就可检测到碳物种生成(CH_x,CH_xO,Carbide等),说明过渡金属铁和锰表面上的过渡态氧能够使甲烷脱氢活化;(2)合理地选择反应气CH_4/O_2比值。对有效且有选择地进行甲烷转化十分重要。CH_4/O_2比值太低,易使在表面生成的碳物种深度氧化;CH_4/O_2比值太高,表面生成碳物种的速率(甲烷转化率)大为减小;(3)在设计和选择甲烷氧化偶联反应催化剂时,应考虑催化剂表面上金属离子对氧和碳的键合强度因素。     

碳包覆Pd/TiO2光催化产氢协同胺类选择性氧化合成亚胺(英文)

负载型金属纳米催化剂由于其优异的光催化性能,被广泛应用于光催化产氢协同胺类氧化偶联合成高附加值亚胺体系。但在反应过程中,金属表面对H原子和亚胺表现出较强的吸附能力,导致了亚胺易于发生自氢化反应而生成仲胺,显著降低了亚胺的选择性。在本文中,我们证实了在Pd/Ti O₂表面构建超薄碳层(Pd/Ti O₂@C)是一种解决上述问题的有效策略。在Pd/Ti O₂表面构筑的超薄碳层可以有效调控H原子和亚胺在其表面的吸附行为,避免了光催化氧化偶联过程中亚胺的自氢化。因此,Pd/Ti O₂@C光催化剂在光催化产氢协同胺类选择性氧化合成亚胺体系中展现出优异的亚胺选择性。本研究提供了一种便捷有效的策略推动负载型金属纳米催化剂在光催化产氢协同合成高附加值产物体系中的应用。     

碳纳米纤维的酸处理及其负载Pd-Pt的催化萘加氢活性

采用浓硝酸和浓硫酸混和液(90、120、150 ℃)处理鱼骨类和平行类碳层排布的碳纳米纤维. 运用高分辨电镜、红外光谱和离子交换对碳纳米纤维的表面性质进行了表征，并考察了以两种碳纳米纤维为载体的Pd-Pt催化萘加氢活性. 结果表明，碳纳米纤维的碳层排布不同使混酸处理的鱼骨类表面生成的极性含氧基团的量明显高于平行类表面，以前者为载体得到Pd-Pt催化剂金属颗粒的分散程度明显高于后者，其负载的Pd-Pt催化萘加氢活性也较高.     

过渡金属催化的1,2,3-三氮唑导向的C—H键官能团化反应研究进展

1,2,3-三氮唑化合物是一类具有重要生理活性的含氮杂环化合物, 其在医药、农药、材料科学等领域都具有广泛的应用. 不断开发基于三氮唑骨架的新型结构, 寻找新型高效的合成三氮唑衍生物的方法具有重要的意义和应用价值. 过渡金属催化的C—H键活化策略具有操作简便、效率高、三废少等优点, 是现代有机合成中高效构筑C—C键和C—X键的强大工具. 近年来, 过渡金属催化的三氮唑导向的C—H官能团化反应受到科学工作者的广泛关注, 该方法以不同结构的1,2,3-三氮唑作为导向基团, 在不同反应条件下通过直接活化C—H键来构建新的C—C键和C—X键, 高效合成复杂的三氮唑衍生物. 综述了近年来1,2,3-三氮唑导向下过渡金属催化的C—H键官能团化反应研究进展, 按照成键类型(碳-碳键、碳-杂键以及环化反应)对这些反应进行了梳理和总结, 并对今后该领域的发展进行了展望.     

过渡金属催化N-导向羰基和醇羟基邻位C—C键活化反应的研究进展

过渡金属催化碳-碳键活化反应是近年来金属有机化学中非常热门且富有挑战性的研究领域之一.主要综述了近年来过渡金属(Rh,Ni,Pd和Ru)催化基于氮原子导向基团化合物碳-碳键活化与重组的研究进展,并对相关反应机理进行了探讨.