二维共价有机框架材料中引入含氮配体用于络合金属催化

共价有机骨架材料(COF)也被称为“有机分子筛”,具有孔道结构开放有序、易于进行化学修饰改性、化学/热稳定性好等优点,是一种新型的有机聚合物多孔材料.近年来,以COF材料为催化剂载体负载金属化合物用于制备多相反应催化剂已经成为材料领域研究的热点,表现出高活性和高选择性.但是到目前为止,仍未找到简单有效地控制骨架中金属负载量和分散性的方法,这已成为该领域一个具有挑战性的课题.
　　本文以2,2’-联吡啶-5,5’-二甲醛作为其中一个结构基元,成功把联吡啶配体引入到二维材料中.除此之外,由于COF是以亚胺键联接构筑形成的,因此框架中同时存在联吡啶和亚胺键两种含氮配体.我们通过红外光谱、结构模拟、元素分析、热失重分析、透射电镜(TEM)、X-射线光电子能谱、电感耦合等离子体色谱等手段详细表征了所制备的二维共价有机框架材料对醋酸钯(Pd(OAc)2)分子的络合负载行为.
　　研究发现,联吡啶和亚胺键均可参与配位Pd(OAc)2,与亚胺键配位的Pd(OAc)2分布于框架的层与层之间,而与联吡啶配位的则部分占据了框架的孔道,导致孔径减小.另外,由于框架中的联吡啶配体含量可通过加入2,2’-联吡啶-5,5’-二甲醛含量的变化实现线性调控,因此也可调节与其配位的Pd(OAc)2含量,其负载量可控制在14.3–18.7 wt%,是目前已报道的二维COF中的最高值;另外, COF材料中调控金属负载量尚未见报道. TEM结果显示,负载在框架中的催化剂分子没有发生团聚,框架的孔道仍处于开放状态,因而反应底物可以自由地出入一维孔道并与络合的催化剂充分接触.另外,由于催化剂在框架内部可以达到分子级别的分散,而且其负载量和负载位置都易于控制,因而对有机反应表现出了优异的催化性能.
　　我们尝试了以不同Pd负载量的COF为多相催化剂催化Heck反应.结果发现, Pd(II)@75%BPy COF(Pd负载量为最高值18.7 wt%)的催化活性最高,对不同底物均表现出优异的催化性能,产率达73–96%,反应速率遵循一级动力学曲线.且催化剂经多次循环利用仍能保持高活性,框架的有序结构也未被破坏,因此该材料有望用于各种类型优异的多相反应催化剂.     

COF固载铜盐催化苯硼酸与咪唑的Chan-Lam偶联反应

制备了一种含有联吡啶位点的共价有机骨架(COF)材料TpBpy, 并通过配体上的联吡啶位点固载铜盐实现了功能化, 得到的Cu@TpBpy具有大量的不饱和铜配位位点和高表面积, 可用作苯硼酸与咪唑的Chan-Lam偶联反应的多相催化剂. 通过优化溶剂、 铜源、 碱及反应时间等反应条件, 发现使用质子极性溶剂MeOH时的反应产率最高, 而Cu(OAc)₂@TpBpy是效果最佳的催化剂, 可溶性有机碱三乙胺(TEA)的促进效果最好. Cu(OAc)₂@TpBpy在碱TEA的促进下于70 ℃催化咪唑与苯硼酸反应4 h后, 得到目标产物1-苯基咪唑的最大产率为66%. 在最优反应条件下进行了底物拓展, 结果表明, 取代基的位阻效应对催化体系影响显著, 其中对位取代基的4-氯苯硼酸的产率最高(62%).     

吡唑双钯(Ⅱ,Ⅱ)配合物的合成与表征及其在Suzuki偶联反应中的催化反应（英文）

配体3,5-二(2-吡咯)吡唑(HL)与二硝酸根桥联双钯配合物在溶液中通过配位作用形成了一系列吡唑基双钯(Ⅱ,Ⅱ)夹子[Pd_2(bpy)_2L2]2+(1)、[Pd_2(dmbpy)_2L_2]~(2+)(2)和[Pd_2(phen)_2L_2]~(2+)(3)(bpy=2,2′-联吡啶,dmbpy=4,4′-二甲基-2,2′-联吡啶,phen=1,10-菲咯啉)。运用~1H NMR、~(13)C NMR、ESI-MS和X射线单晶衍射等测试手段对1~3的结构进行了表征。其晶体结构中存在弱的Pd…Pd键(0.303~0.313 nm)相互作用,通过分子间的氢键作用形成一维二重螺旋结构,可作为一种新颖的Suzuki-coupling反应的高效催化剂。     

Pd催化的配体导向C—H键乙酰化反应的理论研究

Pd催化的配体导向C-H键官能化反应已经成为有机化学中一种重要的合成手段. 我们用B3PW91密度泛函方法研究了Pd催化的配体导向C-H键乙酰化反应中催化剂和底物配合步骤以及C-H键活化步骤中的热力学性质. 研究发现, 具有不同导向基团的反应物之间竞争反应的选择性取决于导向基团与Pd(OAc)₂的配合步骤, 配合反应稳定常数大的较容易生成乙酰化的产物. 另一方面, 反应的选择性与C-H键的活化步骤无关, 并且与导向基团的配位原子的气相碱性、原子上的电荷密度以及最高占据轨道能量都没有相关性.     

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（英文）

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;N_2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 3d_(5/2)和Pd 3d_(3/2)的结合能分别为337.6和343.1 eV,略低于Pd(OAc)_2的(338.6和343.8eV).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.     

共价有机框架材料催化剂

共价有机框架材料（covalent organic frameworks, COF）是功能材料领域研究的热点之一。COF具有孔道结构高度有序、孔径可调、比表面积较大、合成方法多样和易于功能化修饰等优点,是一类新兴的多相催化剂。目前,COF催化剂主要设计思路是：基于“自下而上”策略将非金属催化活性中心嵌入材料骨架来构筑本征型COF催化剂,或者以COF为载体,通过后修饰方式负载金属颗粒或离子构建多相催化剂。鉴于COF以上优势,预计COF催化剂在多相催化和手性催化领域中的应用也将取得更大的进展。本文综述了COF催化剂的合成和功能化策略,并展望了COF在多相催化领域中的应用前景。     

配体尺度对配合物结构及光催化降解活性的调节:从零维到一维的Cu(Ⅱ)配合物

合成了桥联吡啶类配体2,6-二(3′-吡啶乙炔基)-4-甲基苯胺(L1)和未见文献报道的尺度更短的桥联吡啶配体2,6-二(3′-吡啶基)-4-甲基苯胺(L2),在常温下分别将其与一水合醋酸铜(Cu(OAc)2·H2O,OAc-=CH3CO2-)进行配位反应获得零维的配位大环分子[Cu2(L1)(OAc)4]2(1)和一维的配位聚合物{[Cu2(L2)(OAc)4]·2CH2Cl2·CH3CN}n(2)。对获得的2个配合物进行了X射线单晶衍射、傅里叶红外光谱、元素分析等方面的结构表征。对比其结构可以发现,配合物1和2中均存在{Cu2(OAc)4}的二核铜簇,不同的是2个配合物中配体的配位取向不同:配位大环化合物1中的配体L1以U型构型与二核铜簇形成了“2+2”的平面配位大环结构,而化合物2中的配体L2则以Z型构型连接相邻的二核铜簇形成一维链状结构。2个化合物的结构差异是由于配体的尺度导致的,更短的尺度使得配位氮原子取向发生改变而产生不同的配位构型,这显示了结构调控中配体尺度的影响作用。通过测定配体与配合物在固态下的荧光发射性质,证实了铜的引入会猝灭配体自身的荧光发射;同时,采用亚甲基蓝(MB)为底物的光催化降解实验证明,大环配位分子的光催化降解活性明显优于一维配位聚合物,两者的催化活性均远远强于醋酸铜本身的催化活性。     

基于柔性羧酸配体和含氮辅助配体的金属有机配位聚合物的合成、结构及表征（英文）

本文通过水热法制备得到了一个新型二维金属有机配位聚合物[Co2(L1)(4,4’-bipy)(3H2O)·2H2O]n(1,H4L1=3,3’-(1,4-苯二氧基)二邻苯二甲酸;4,4’-bipy=4,4’-联吡啶),并对其结构进行了系统的表征。研究表明,3,3’-(1,4-苯二氧基)二邻苯二甲酸配体中的羧酸采用μ1-η1-η0和μ1-η1-η1两种桥联方式与2个钴离子配位形成十四圆环,形成的十四圆环被3,3’-(1,4-苯二氧基)二邻苯二甲酸配体连接进一步形成之字形的一维链状结构。最终,辅助配体4,4’-联吡啶将这些一维链状结构连接起来形成二维的(44)-sql网状拓扑结构。在本文中,我们还进一步研究了配位聚合物1的红外光谱以及热稳定性。     

溶剂对镍(Ⅱ)金属有机骨架结构的影响

通过乙酸镍和4-咪唑-1-基-苯甲酸(HL)在不同溶剂热条件下合成了3个新型金属有机骨架化合物[Ni(L)_2]n·DMF(1),Ni(H_2O)_2(L)_2(_2)和Ni(L)_2(CH_3OH)_2(3).化合物1是用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作为溶剂合成的具有菱形孔道的三维骨架化合物;化合物_2是在DMF/H_2O(体积比4∶1)中合成的水作为终端配体参与配位的二维层状化合物,并通过层与层之间的氢键作用构筑形成了三维超分子结构;当溶剂为甲醇时,得到了二维层状化合物3,且甲醇作为终端配体参与配位.磁学和电化学性质研究结果表明,化合物1~3中相邻镍离子之间存在反铁磁相互作用;在一定的电势范围内出现一对明显的Ni(Ⅱ)/Ni(Ⅲ)氧化还原峰,表明化合物1~3是潜在的磁性材料或电催化剂材料.     

3-((5-(3-吡啶基)-2-(1,3,4-噁二唑基))硫代)-2,4-戊二酮Cu(Ⅱ)/Zn(Ⅱ)/Mn(Ⅱ)配合物的合成及其晶体结构

将配体3-((5-(3-吡啶基)-2-(1,3,4-噁二唑基))硫代)-2,4-戊二酮(HL)与Cu(OAc)_2·H_2O、Zn(OAc)_2·2H_2O和Mn(OAc)_2·4H_2O分别进行配位反应,得到3个配位聚合物{[Cu_2(L)_4]·CHCl_3}_n(1)、{[Zn(L)_2]·4CHCl_3}_n(2)和{[Mn(L)_2]·4CHCl_3}_n(3),并通过元素分析、红外光谱、粉末X射线衍射、单晶X射线衍射等对配合物的结构进行了表征。在固体状态下,配位聚合物1形成1D螺旋链状结构,配位聚合物2和3形成2D网状结构。     

钯催化合成2-(2,4-二氟苯基)吡啶

以Pd(OAc)2为主催化剂,PPh3为配体,2-溴(氯)吡啶和2,4-二氟苯硼酸通过Suzuki偶联反应合成了2-(2,4-二氟苯基)吡啶,产率＞90%,其结构经1H NMR,19F NMR和IR确证.     

载体性质对Pd催化剂加氢脱硫性能的影响

以Si O2、全硅MCM-41(Si-MCM-41)、通过机械混合Si-MCM-41与ZSM-5得到的Z-MCM-41-M以及通过在ZSM-5外部包覆MCM-41制备得到的Z-MCM-41四种材料为载体,制备了四种负载型Pd催化剂。采用XRD、HRTEM、N2吸附-脱附、NH3-TPD手段对Pd催化剂进行了表征;以二苯并噻吩(DBT)为模型化合物,在固定床反应器上对四种催化剂的加氢脱硫(HDS)活性、加氢路径选择性和加氢裂化活性进行了考察,研究了不同类型载体对Pd催化剂加氢脱硫性能的影响。结果表明,载体的性质会显著影响负载型Pd催化剂的加氢脱硫性能。载体的比表面积对负载型Pd催化剂加氢脱硫活性影响不大,但是HYD路径的选择性与载体的孔道结构有关;具有介孔孔道结构有利于加氢路径选择性的提高。酸性载体负载的Pd催化剂表现出较好加氢脱硫活性和加氢选择性,这与氢溢流有关。介孔材料的孔道结构与微孔沸石的酸性有机结合,所得到的Z-M CM-41复合材料是是潜在的贵金属Pd加氢脱硫催化剂优良载体,可有效提升其加氢脱硫活性。     

基于柔性羧酸配体和含氮辅助配体的金属有机配位聚合物的合成、结构及表征

本文通过水热合成的方法制备得到了一个新型的二维金属有机配位聚合物[Co2(L1)(4,4’-bipy)(3H2O).2H2O]n (1), (H4L1 = 3,3'-(1,4-苯二氧基)二邻苯二甲酸; 4,4’-bipy = 4,4’-联吡啶),并对其结构进行了系统的表征。研究表明3,3'-(1,4-苯二氧基)二邻苯二甲酸配体中的羧酸采用μ1-η1-η0和μ1-η1-η1两种桥联的方式跟两个钴离子配位形成十四圆环,形成的十四圆环被3,3'-(1,4-苯二氧基)二邻苯二甲酸配体连接进一步形成之字形的一维链状结构。最终,辅助配体4,4’-联吡啶将这些一维链状结构连接起来形成二维的(44)-sql网状拓扑结构。在本文中,我们还一步研究了这个配位聚合物的红外光谱以及热稳定性。     

钯(Ⅱ)催化CO/乙烯交替共聚反应机理反应状态下钯/膦配位结构的原位^3^1P NMR研究

应用加温加压原位核磁技术,考察了不同配比的钯/膦催化剂在共聚反应条件下(C_2H_4/CO=1:1,2.0MPa)的~(31)P NMR谱.实验表明,在C_2H_4/CO共聚反应条件下,DPPP(1,3-双二苯基膦丙烷)与Pd(OAc)_2生成比较稳定的六元环螯合物,没有发现游离DPPP的~(31)P NMR信号.当反应温度高于100℃时,螯合物即开始分解;反应温度高于260℃时,螯合物完全分解.DPPP/Pd(OAc)_2=1时,在反应条件下生成有活性的螯合物(DPPP)Pd(OCOCF_3)_2;DPPP/Pd(OAc)_2≥2时,在反应条件下生成无活性螯合物(DPPP)_2Pd(OCOCF_3)_2.     

二维镍配位聚合物(Ni-CP)和Ag@Ni-CP肖特基结的制备及其光催化降解阳离子染料

采用水热法合成了一种新的二维镍配位聚合物(Ni-CP),命名为[Ni(DDB)_0.5(2,2’-bipy)(H₂O)]·H₂O(H₄DDB=1,4-二(3,5-二羰基苯氧基)苯,2,2’-bipy=2,2’-联吡啶),并通过元素分析、热重分析、粉末X射线衍射、扫描电镜和X射线光电子能谱对其进行了表征。单晶结构分析表明,配位聚合物通过DDB^4-配体以μ4方式形成二维波浪状网络结构。采用光还原法制备了具有肖特基结的Ag负载产品(Ag@Ni-CP)。研究了Ni-CP和Ag@Ni-CP的光催化降解性能,后者表现出优异的降解效果,特别是对罗丹明B和亚甲蓝,60 min内降解率快速高达99%,与报道的金属有机骨架催化剂材料相比,Ag@Ni-CP表现出更高更快的降解性能。通过自由基俘获实验研究了Ag@Ni-CP的光催化机理。     

Pd/PdO在MCM-41介孔材料孔表面的溶液移植

利用PdCl~2溶液与介孔结构硅酸铝合成原粉反应,把Pd/PdO多用途催化剂移植到MCM-41材料孔表面。产物用XRD,热分析(TG/DTA),TEM,N~2吸附及FT-IR光谱等手段进行表征。结果表明,钯经由Si-O-Pd键负载在硅酸铝骨架及孔表面上。在有序介孔材料外表面沿着孔道方向粘附着直径为10-30nm的Pd/PdO晶粒。研究表明,采用这种液相移植的方法可以有效负载金属催化剂,并防止孔道堵塞。     

双过氧钒配合物与吡啶类配体相互作用的NMR研究

为探讨单齿/双齿吡啶类配体对反应平衡的影响,在模拟生理条件下(0.15mol·L-1NaCl溶液),应用多核(1H、13C和51V)多维(COSY,HSQC和HMBC)以及变温NMR技术研究双过氧钒配合物[OV(O2)2(D2O)]-/[OV(O2)2(HOD)]-(简写为bpV)与系列吡啶类配体的相互作用,研究结果表明bpV与有机配体的反应性从强到弱的顺序为:2,2′-联吡啶2,2′-联吡啶-4,4′-二甲酸根吡啶异烟酸根,这说明双齿吡啶类配体配位能力强于单齿配体,而不带羧基的吡啶类配体(单齿或双齿)配位能力强于所对应的带羧基的取代吡啶,竞争配位导致一系列新的6配位(配体为吡啶或异烟酸根)或7配位(配体为2,2′-联吡啶或2,2′-联吡啶-4,4′-二甲酸根)的过氧钒物种[OV(O2)2LL′]n-(LL′=吡啶类配体,n=1,2,3)生成。     

有机胺修饰稀土金属有机骨架：用于Knoevenagel缩合反应的三种固体碱催化剂

稀土金属有机骨架(Ln-MOFs)是利用有机配体和稀土离子之间配位自组装形成的具有超分子多孔网络结构的类沸石材料,其优点是稳定性好,一般不溶于常规的有机和无机溶剂,并且孔径、孔形及孔表面性质可通过其构建分子的选择或修饰进行灵活设计和制备.稀土离子性能独特,有机配体种类繁多,将稀土离子与有机配体可控组装可获得许多结构多样、性能优异的Ln-MOFs材料.这些功能材料已在气体吸附与分离、发光器件、化学传感以及磁性材料等多方面显示出潜在应用价值.特别是Ln-MOFs材料作为非均相催化剂具有热稳定性高、比表面积大以及稀土离子配位环境多样等优点,近年来受到国内外研究者关注和重视.后合成修饰法(PSM)是利用MOFs骨架中不饱和配位的金属离子或潜在的有机反应基团,通过配位键或共价键方式引入有机或无机分子,制备具有新功能的骨架材料.本文采用PSM策略,将三种不同的有机二胺后合成修饰到具有配位不饱和位点的稀土金属有机骨架[Er(btc)]的孔道中,得到三种固体碱催化剂：Er(btc)(ED)0.75(H2O)0.25(2), Er(btc)(PP)0.55(H2O)0.45(3)和Er(btc)(DABCO)0.15(H2O)0.85(4).其中, btc为1,3,5-均苯三甲酸, ED为乙二胺, PP为哌嗪, DABCO位为三乙烯二胺.单晶结构分析表明,在[Er(btc)(H2O)]·DMF0.7(1)中,铒离子与六个btc配体的六个羧酸氧原子和一个水分子配位,形成变形的五角双锥几何构型.每个btc配体连接六个铒离子构成具有一维开放孔道(0.7 nm′0.7 nm)的三维立体结构.重要的是,孔道中的配位水分子和游离DMF分子可通过真空加热除去而不影响其骨架结构(热稳定性达500 oC),这将有利于对其进行后合成修饰.热重分析(TGA)表明,催化剂2在25–300 oC失去孔道中配位的乙二胺和水分子;催化剂3在250 oC之前失去孔道中的哌嗪和水分子;催化剂4则在100 oC之前失去孔道中配位的三乙烯二胺和水分子.粉末X射线衍射(PXRD)结果显示,后合成修饰过程并没有改变催化剂骨架的稳定性,其稳定性在空气中超过30 d.氮气吸附实验表明, Ln-MOF 1的比表面积和孔体积分别为2000 m2/g和0.75 cm3/g,平均孔尺寸为0.65 nm,与晶体结构分析结果基本一致.相比之下,后合成修饰的催化剂2的比表面积明显降低,为650 m2/g,而催化剂3和4由于后修饰较大体积的二胺分子(哌嗪和三乙烯二胺),表现出可忽略的氮气吸附能力.上述结果表明,催化剂2具有较高的有机胺负载量、较高的热稳定性和多孔性.采用苯甲醛和丙二腈的Knoevenagel缩合反应研究了三种固体碱的非均相催化能力.结果表明,在相同反应条件下,催化剂2具有很好的首次催化能力(99%),优于催化剂3(93%)和4(63%).并且,催化剂2循环使用三次后,催化能力几乎没有改变,而催化剂3和4的催化能力则逐渐降低,催化剂4在第三次使用时已无催化能力.滤出实验显示,催化剂2在反应过程中无活性物种离去进入液相体系中,即无乙二胺分子从催化剂骨架孔道中离去,证明其为非均相催化本质.而催化剂3和4则在反应过程中有二胺分子离去,进入反应液相中,从而导致其循环使用催化能力降低.催化剂2的底物择形催化反应结果显示,先是丙二腈分子进入催化剂孔道中,形成碳负离子,然后亲核进攻醛分子生成产物.因此,体积较大的腈衍生物因不能进入孔道而不能发生反应,而体积较大的醛分子则不受影响,能顺利地发生反应.     

大位阻、富电子MOP型烷基膦配体在钯催化的1,3-二羰基化合物 α-芳基化反应中的应用

富电子、大位阻MOP型烷基膦配体2-二叔丁基膦-2’-异丙氧基-1,1’-联萘(L1)在钯催化的1,3-二羰基化合物的α-芳基化反应中显示了较好的催化活性. 在这类催化反应中, 碱的选择具有重要的影响: 以K3PO4为碱, Pd(OAc)2/L1催化体系在丙二酸二乙酯的α-芳基化中, 富电子溴代芳烃显示较好的活性; Pd(OAc)2/L1催化的乙酰乙酸乙酯α-芳基化时, 以 K2CO3为碱, 催化体系显示较好的活性, 这个催化体系可控制反应得到α-芳基乙酰乙酸乙酯, 而不是脱乙酰基的产物. 较为惰性的氯代芳烃在Pd(OAc)2/L1的催化下, 也能够跟1,3-二羰基化合物发生α-芳基化反应.     

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.