羟醛缩合反应中酸碱双功能催化剂的研究进展

概述了羟醛缩合反应中酸碱双功能催化剂的分类、酸碱协同催化作用的主要影响因素并推测了酸碱协同催化反应机理。羟醛缩合反应中酸碱双功能催化剂,就其所提供的酸位和碱位的性质而言可分为两类：一类是表面本身兼具酸位和碱位的双功能无机材料,另一类是通过分别引入酸位和碱位所形成的双功能介孔材料。分别对这两类催化剂在羟醛缩合反应中的应用进行了综述。此外,还分析和探讨了酸碱中心的强度匹配、相对位置及空间位阻等因素对酸碱协同催化的影响并推测了酸碱协同催化反应机理。最后,对酸碱双功能催化剂在羟醛缩合反应中的应用前景进行了展望。     

酸碱双功能MgO/HMCM-22催化剂上Knoevenagel缩合反应

采用浸渍法制备了一系列MgO改性催化剂MgO/HMCM-22, 利用X射线衍射、N₂物理吸附-脱附、扫描电镜、傅里叶变换红外光谱、NH₃及CO₂程序升温脱附等技术对所制催化剂进行了表征. 结果表明, MgO改性后MCM-22分子筛仍保持原有的结构; 随着MgO负载量的增加, 催化剂的碱强度和碱含量显著增加, 而强酸含量明显减少, 弱酸酸位有所增加. 以Knoevenagel缩合为探针反应, 考察了所制催化剂的性能. 在优化的反应条件下, MgO/HMCM-22上苯甲醛转化率高达92.6%. 催化剂 MgO/HMCM-22和MgO/NaMCM-22的催化性能明显优于HMCM-22和MgO. 酸中心和碱中心均对该缩合反应起着重要的促进作用. MgO/HMCM-22对Knoevenagel缩合反应显示出较高的催化活性, 体现出明显的酸碱协同催化作用.     

四乙烯五胺功能化酚醛树脂作为Knoevenagel缩合反应的高活性酸碱双功能催化剂（英文）

通过市售酚醛树脂(PR)和四乙烯五胺经由氨化反应制备四乙烯五胺官能化酚醛树脂(TEPA-PR),并应用于催化Knoevenagel缩合反应.通过傅里叶转移红外光谱(FTIR)、X射线衍射光谱(XRD)和元素分析(EA)表征TEPA-PR结构.TEPA-PR可高效催化芳香醛的Knoevenagel缩合反应,具有产率高,底物适用性广的优势.此外,该反应可在不同极性溶剂中进行.该新型树脂催化剂表现出良好的可循环使用性,使用5次后其催化活性没有显着降低.     

有机小分子催化的不对称羟醛缩合反应

总结了近年来用于不对称催化羟醛缩合反应的各种有机小分子催化剂, 简要阐述了每种类型的催化剂的催化机理以及它们的优缺点, 同时对有机小分子催化反应的发展进行了展望.     

精氨酸水相催化直接羟醛缩合反应：一个 环境友好的反应体系

本文研究了精氨酸在水中催化羟醛缩合反应,结果表明：精氨酸在水相中可作为一种高效的有机小分子催化剂,催化缺电子芳香醛与酮间的反应,催化剂精氨酸可以回收重复使用10次,催化活性基本不变。     

手性双氨基醇-Et2Zn催化的不对称直接羟醛缩合反应

以1,3-二溴丙酮和(2'S)-(二苯基羟甲基)-四氢吡咯为原料,合成了两种新型手性氨基醇1,3-双[(2'S)-(二苯基羟甲基)-1-四氢吡咯基]丙酮(3)和1,3-双[(2'S)-(二苯基羟甲基)-1-四氢吡咯基]-2-丙醇(4),总产率分别为39%和35%.手性双氨基醇3-/4-Et2Zn可催化未修饰醛、酮的不对称直接羟醛缩合反应,对映体过量最高9%.     

(4S)-苯氧基-(S)-脯氨酸催化直接不对称羟醛缩合反应

N-乙氧羰基-(4R)-羟基-(S)-脯氨酸甲酯与苯酚的Mitsunobu反应给出N-乙氧羰基-(4S)-苯氧基-(S)-脯氨酸甲酯,后者经皂化和盐酸水解后得标题氨基酸.这一化合物(5 mol%)对映选择性催化丙酮和取代苯甲醛的羟醛缩合反应,产率67.4%～89.9%,ee最高达76.5%.     

正丁醛自缩合合成辛烯醛反应催化剂研究进展

针对目前工业生产中正丁醛自缩合合成辛烯醛使用液体碱催化剂所带来的环境污染严重、生产成本高、产物选择性低等缺点,着重分析了研究开发中的各种固体碱催化剂的优缺点,并指出了提高催化稳定性是其研究方向。此外,还对酸碱双功能固体作为该反应催化剂进行了展望。     

脯氨酸催化不对称羟醛缩合反应机理研究进展

脯氨酸催化不对称直接羟醛缩合反应是近年来不对称合成研究的热点. 综述并讨论了分子内和分子间不对称直接羟醛缩合的反应机理及其微观过程.     

沸石的碱性催化:乙醇双分子缩合反应

本文首次发现在碱性沸石上乙醇参数发生以正丁醇为主产物的双分子缩合反应。在所研究的催化剂中, 含铷的LiX沸石表现出最高的反应选择性。研究表明, 这一碱化反应的活性与催化剂的酸碱性质密切相关。催化剂的碱性对反应起决定作用,但催化剂的碱性太强则不利于反应。     

几何效应促进水滑石催化剂实现对羟醛缩合反应性能提升（英文）

近年来,绿色发展观念深入人心.与液体碱相比,固体碱催化剂由于其环境友好、腐蚀性小、易于回收等优点引起了科研工作者的广泛关注.但是,在固体碱催化领域,如何对碱性位点进行调控从而使羟醛缩合反应获得优异性能仍然是一个很大挑战.甲醛和异丁醛反应生成的产物羟基新戊醛是精细化工合成中一类非常重要的有机中间体,广泛应用于药物、润滑油、聚酯树脂等化工产品生产.目前,应用于该反应的固体碱催化剂催化活性较低,性能有待进一步提升.因此,设计一类结构可调、性能优异的固体碱催化剂材料迫在眉睫.本文利用水滑石材料结构特有的记忆效应制备了一系列掺杂镓、铟的钙铝水滑石催化剂,并将其应用于甲醛与异丁醛缩合生成羟基新戊醛反应,并探讨了不同离子半径的元素掺杂对钙铝水滑石结构产生的影响和作用.结果表明,复原后的re-Ca₄Al_0.90Ga_0.10-LDH对羟基新戊醛的生成表现出优异的性能(HPA产率为72%),达到固体碱催化剂催化该反应的最高水平,甚至与液体碱催化剂水平相当.通过氘代氯仿原位红外光谱对催化剂的活性位点进行表征,结果证明掺入镓之后使弱碱性位点的相...     

多相双功能催化剂上的不对称直接Aldol反应

通过将手性胺和酸基团同时引入到二氧化硅表面制备得到了一种多相双功能催化剂.该催化剂在不对称直接Aldol反应中表现出中等的催化活性和对映选择性(ee值最高可达60%以上).催化剂中手性胺和酸基团的协同作用对反应的活性和手性诱导至关重要.     

光响应负载型脯氨酸的合成及其在水相中催化不对称羟醛缩合反应的应用

应用RAFT聚合法合成了含脯氨酸、香豆素及聚乙二醇的光响应负载型催化剂(P),其结构经¹H NMR和元素分析表征。紫外光谱分析表明：在紫外光照前后, P的结构会发生变化。催化性能测试结果表明：P在紫外光照前后均能实现水相中催化环己酮和4-硝基苯甲醛之间的羟醛缩合反应,收率65%~76%, dr>93/7, ee>95%。     

HZSM-35分子筛酸性质对甲缩醛和乙酸甲酯羟醛缩合反应的影响

丙烯酸及其酯是重要的化工原料,广泛应用于涂料、粘结剂、纤维等领域,目前工业上常采用丙烯两段氧化法进行制备,但该法以石油基原料丙烯为源头,采用V/Mo/Bi等金属催化剂,不符合可持续发展理念,且存在环境污染及氧气下产物易过度氧化等问题.如何高效、安全、大规模工业化制备丙烯酸及其酯是研究者追求的目标.以乙酸甲酯(Mac)和甲醛为原料,通过羟醛缩合一步制备丙烯酸及其酯是一条完全不同于丙烯氧化法的合成路径,原料均可由煤基甲醇得到,符合我国"富煤、贫油、少气"基本能源结构,且该方法碳原子利用率为100％,副产物仅为水,属于绿色环保合成路径.本文以甲缩醛(DMM)为甲醛源,创新性地采用固体硅铝分子筛为酸性催化剂,催化DMM和MAc发生羟醛缩合反应来制备丙烯酸.硅铝分子筛具有较高的活性,可高效地催化羟醛缩合反应,且具有很好的再生性能,即使催化剂寿命较短,也可采用流化床或移动床等反应器进行工业化,因此具有良好的工业化前景.硅铝分子筛中常含有Br?nsted酸和Lewis酸,为试图说明羟醛缩合反应的真正活性位点,我们以羟醛缩合反应性能最佳的HZSM-35分子筛为研究目标.首先,利用红外研究HZSM-35分子筛的酸性质.发现分子筛中桥羟基提供Br?nsted酸,外骨架铝物种提供Lewis酸.通过对桥羟基红外峰一阶求导,发现其对称性较差,表明Br?nsted酸在HZSM-35分子筛孔道中分布不均匀.利用红外分峰手段,得知约51％的Br?nsted酸分布于八元环和六元环交叉所形成的笼(cage)中,约23％分布于十元环孔道,26％分布于八元环孔道中.同时,利用吡啶在分子筛HZSM-35不同温度下的吸附情况验证了这一分峰结果.其次,利用钠离子交换方法制备不同Br?nsted酸浓度的ZSM-35分子筛,经吡啶红外表征得知,Br?nsted酸浓度随钠离子交换程度增加而逐渐降低,而Lewis酸浓度并未改变;在羟醛缩合反应性能中,丙烯酸及丙烯酸甲酯选择性和收率均随Br?nsted酸浓度增加而逐渐升高,考虑到Lewis酸浓度并未变化,可知Br?nsted酸是羟醛缩合反应性能的活性位点,其浓度增加有利于羟醛缩合反应性能的提高.同时,对比不同ZSM-35分子筛失活现象,高Br?nsted酸浓度时分子筛重积炭量最高,这可能是由于Br?nsted催化不饱和产物关环生成芳烃物种或(和)发生氢转移过程所导致.     

负载于孔道内部的手性酸碱催化不对称Aldol反应

将手性的伯胺-叔胺与B酸组成的酸碱对负载到介孔材料SBA-15孔道的内表面,得到了一种非均相双功能催化剂.该催化剂在催化丙酮和不同醛的aldol反应时得到了中等的活性和对映体选择性,重复使用6次后活性没有明显下降.与以硅胶为载体的催化剂相比,以介孔SBA-15分子筛为载体的催化剂ee值更高,这可能是由于介孔孔道限制效应引起的.     

锌-空气电池双功能催化剂研究进展

锌-空气电池因其拥有理想的能量密度和功率密度,并有望在能源转化与储存领域的广泛应用,引起国内外研究者的高度关注. 其中,空气电极作为氧催化反应的核心区域,更是整个锌-空气电池研究的重点. 近年来,非贵金属双功能催化剂及其电极以其高活性、低成本以及种类丰富等特点取得了较多的研究成果. 本文综述了非贵金属氧化物催化剂、碳基催化剂、碳载过渡金属化合物复合材料以及自支撑电极在锌-空气电池中的反应机制和研究进展,提出了高效双功能催化剂的构建策略,并对双功能催化剂/电极的发展趋势进行了展望.     

无溶剂条件下脯氨酸甲酯催化syn选择性羟醛缩合反应

详细研究了无溶剂条件下L-脯氨酸甲酯催化环戊酮与一系列醛间的直接羟醛缩合反应,结果表明:对于环戊酮与醛的羟醛缩合反应,脯氨酸甲酯是一种高效的催化剂,在优化条件下,反应能给出非常好的收率和syn非对映选择性(可达100%).     

Pt/HZSM-5基催化剂双功能协同性对正丁烷催化裂解反应机制的影响

轻质烷烃结构稳定,化工利用率低.催化裂解轻质烷烃是其高值利用的重要途径,相关研究同时对C-C键和C-H键活化和演变调控具有重要意义.本文在基于原子层沉积法构建高稳定Pt/HZSM-5基双功能模型催化剂的基础上,研究了不同酸性HZSM-5分子筛引入脱氢组分Pt对反应路径及目的产物低碳烯烃的影响规律.研究发现,双功能催化剂...     

一体式可再生燃料电池双功能氧催化剂的研究进展

双功能氧催化剂的催化活性及稳定性是决定一体式可再生燃料电池能否高效运作的关键因素之一。得益于分别对于氧还原及氧析出反应特定中间产物适当的结合能,铂与铱、钌及其氧化物所制成的贵金属催化剂常被应用于一体式可再生燃料电池中作为双功能氧催化剂。同时,近年来对于非铂族双功能氧催化剂的研究也取得了较大进展。本篇综述从一体式可再生燃料电池中氧还原及氧析出反应的作用机理出发,首先着重对传统铂基双功能催化剂的构效关系进行了总结,其次介绍了钙钛矿型、尖晶石型氧化物、非金属等新型双功能氧催化剂的发展趋势。此外,本文对于该研究领域所存在的限制条件和发展路线也进行了总结与展望。