超临界二氧化碳参与的两相体系及其在有机合成反应中的应用

均相催化剂具有催化活性高、选择性好等优点, 但是产物难于纯化、催化剂不易回收等问题一直制约它的应用. 两相体系为这些问题的解决提供了一条新途径. 超临界二氧化碳参与的两相体系是使用超临界二氧化碳作流动相, 其它一些对环境友好的反应介质, 如: 水、离子液体、聚乙二醇等, 用于固定催化剂, 进行金属络合物催化的有机合成反应. 其显著特点是将反应与分离两步操作并于一个过程中完成, 即所谓“均相反应、非均相分离”过程, 实现均相催化过程的连续化. 综述了近几年来超临界二氧化碳促进的两相体系的研究进展, 并介绍其在有机合成反应中的应用.     

温控聚乙二醇两相体系中纳米钯催化肉桂醛选择性加氢反应

将具有“高温混溶、室温分相”功能的聚乙二醇4000(PEG₄₀₀₀)与甲苯-正庚烷组成的两相体系用于纳米钯催化的肉桂醛选择性加氢反应中.在优化的反应条件下,肉桂醛转化率和氢化肉桂醛选择性分别为99%和98%.钯纳米催化剂经简单分相即可与产物分离,且循环使用8次,其活性和选择性基本保持不变.     

超临界二氧化碳中功能化聚乙二醇稳定的钯纳米粒子催化醇的选择氧化反应

 以超临界二氧化碳 (scCO2)/聚乙二醇 (PEG) 两相为反应介质, 双齿氮配体功能化聚乙二醇稳定的 Pd 纳米颗粒作为催化剂, 进行了醇的需氧氧化反应. 系统研究了催化剂制备条件和反应条件对苯甲醇需氧氧化反应的影响. 结果表明, 以氢气为还原剂制备的 Pd 纳米粒子的催化活性最高. 反应结束后, 可以利用 scCO2 直接进行原位萃取得到产物, 实现了催化剂与产物的有效分离和催化剂的循环使用. 反应中没有检测到钯的流失. 催化剂经过 5 次循环利用后转化率仍可达 98%.     

金属络合物的相转移催化分析与分离

以可简单分离回收、可反复使用为目标，详细介绍了相转移催化的变化发展过 程．通过对溶剂的选择，使得催化剂选择性地溶解在某一液相中，而使产物溶解在 另一液相中，如水-有机两相催化体系；通过温度的变化，简单地实现了在较高温 度下反应为均相体系以提高催化剂的活性，而在较低温度下实现了催化剂与产物不 相溶使得催化剂得以简单分离，如温控型水-有机两相催化体系、氟-有机两相催化 体系、温控型含氟催化剂、温控型有机金属催化剂等．     

液/液两相催化新进展--温控非水液/液两相催化

温控非水液/液两相催化,是指一类由两种或多种液态有机物组成的催化反应体系,其特点是体系的相态变化可通过温度来调控,即体系在高温时相互混溶呈均相,低温不溶分成两相,催化剂和产物分别处于两相,从而为解决均相催化剂分离难的问题开拓了一个新方向,是液/液两相催化研究领域最引人注目的进展之一.首次以"温控"为主线将氟两相催化作为温控液/液两相催化的一个特定类型纳入"温控非水液/液两相催化"范畴,并与其它通过温度来调控的有机液/液两相和作者提出的温控相分离催化串在一起作一较为详细的评述.     

超临界二氧化碳和水复合溶剂中铑膦配合物催化丙烯氢甲酰化反应

 以乙酰丙酮羰基铑为催化剂母体,以水溶性三苯基膦三间磺酸钠(TPPTS)为配体,在超临界CO2和水复合溶剂中成功地实现了超临界条件下的均相丙烯氢甲酰化反应. 最佳反应条件为: 温度55 ℃,铑的浓度15 μg/ml, P/Rh摩尔比18. 在压力为12.0～14.0 MPa下反应6 h后,产物正丁醛/异丁醛摩尔比可达4.3～4.5,丁醛的时空收率达190.1～205.3 g/(g·h). 反应过程中体系处于超临界状态,反应结束后分为水、油两相,铑催化剂溶于水相,产物处于油相,油相中铑的含量仅为1.0 ng/ml,基本上消除了铑的流失,实现了催化剂与产物的有效分离,便于催化剂的回收和循环使用. 与相同反应条件下的水-有机两相氢甲酰化反应相比,超临界CO2和水复合溶剂中的丙烯氢甲酰化反应具有更高的反应速率和产物正异比.     

温控相转移配体及催化(V)——单,双-对聚氧乙烯基三苯基膦的合成及其催化性能研究

近年来,水/有机两相催化已成为均相催化多相化研究的主流[1].其中,新型水溶性瞵配体的合成和两相催化新体系的设计尤为引人关注[2].最近我们发现[3],聚醚型水溶性膦-铑催化剂在高温下可溶入有机相对反应进行催化,而在冷却后又重返水相和产物分离.     

温控Noyori配体的合成及在苯乙酮不对称氢转移反应中的应用

设计并合成了一种新型的聚乙二醇单甲醚(MPEG)修饰的温控Noyori配体.将其与[RuCl2.(p-cymene)]2络合形成的催化剂用于水/环己烷两相体系中苯乙酮不对称氢转移反应.以甲酸钠为氢源,考察了反应温度、时间、甲酸钠用量、底物与催化剂摩尔比以及溶剂用量等因素对催化反应的影响.结果表明,反应体系中含催化剂的水相具有浊点,并且催化剂显示出良好的不对称催化性能,在甲酸钠/苯乙酮/催化剂的摩尔比为300:100:1、环己烷/水体积比1:1及30℃的反应条件下反应6h,苯乙酮的转化率为99.7%,产物α-苯乙醇的对映选择性(e.e.)为93.9%.催化剂相易与产物相分离并与直接循环使用,循环使用的催化剂活性明显下降,但产物对映选择性仍保持不变.     

聚乙二醇双丙烯酸酯在超临界二氧化碳中的光聚合研究

探索了聚乙二醇双丙烯酸酯在超临界二氧化碳中发生光聚合反应制备聚合物颗粒的过程.方法为向充满超临界二氧化碳的高压反应釜中,同时喷射二氧化碳与聚乙二醇双丙烯酸酯及光引发剂的溶液,溶液与二氧化碳形成均匀的喷雾并进一步通过反溶剂作用与超临界二氧化碳形成分散体系,当同步进行紫外光照射时,单体可以在超临界二氧化碳中发生光聚合.结果证明此方法是可行的,得到了聚合物微颗粒.研究了不同溶剂及反应原料用量对产物粒径分布的影响.采用不同溶剂,将改变反应原料及产物在超临界二氧化碳中的溶解度,进而改变产物的粒径分布;反应原料用量增加,其在超临界二氧化碳中的溶解度减小,导致产物粒径分布较宽。     

两相催化体系中长链烯烃氢甲酰化反应研究进展

水溶性有机金属络合物为催化剂的两相催化体系,由于反应条件缓和,产物和催化剂分离简便等特点,已成为发展环境友好的绿色化学的重要方向。本文介绍了近年来两相催化体系中长链烯烃氢甲酰化反应和催化剂研究进展。     

温控离子液体/有机两相体系中纳米Rh催化烯烃氢甲酰化反应

将具有"高温混溶、室温分相"功能的离子液体[CH3(OCH2CH2)16N+Et3][CH3SO3–](ILPEG750)与甲苯-正庚烷组成的两相体系用于纳米Rh催化的烯烃氢甲酰化反应中,在优化的反应条件下,1-辛烯转化率和醛收率分别为99%和91%.催化剂经简单分相即可与产物分离,且可连续使用8次,其活性基本保持不变.     

水溶性铑膦配合物催化烯烃氢甲酰化反应研究进展

 水/有机两相体系中水溶性铑膦配合物催化的烯烃氢甲酰化反应由于具有环境友好和催化剂容易分离等优点而受到广泛关注. 其中水溶性催化剂体系已经用于丙烯氢甲酰化反应制备丁醛的工业化生产. 然而, 长链烯烃在含有催化剂的水相中溶解性较差, 反应速率较慢. 综述了有关加速水/有机两相体系中长链烯烃氢甲酰化反应的方法和进展, 包括使用具有表面活性的膦配体, 以及在催化体系中添加环糊精和表面活性剂等促进剂. 另外, 还讨论了有关内烯烃氢甲酰化反应和提高直链醛选择性的方法.     

温控相转移纳米铑催化高碳烯烃氢甲酰化反应

 基于温控配体 Ph₂P(CH₂CH₂O)₁₆CH₃ 稳定的 Rh 纳米催化剂在水/1-丁醇两相体系中具有温控相转移功能, 将其用于高碳烯烃氢甲酰化反应中. 在优化的反应条件下, 1-辛烯转化率和醛收率分别达 98% 和 96%, 对其它高碳烯烃氢甲酰化反应也具有较高的催化性能. 催化剂和产物通过简单的相分离即可分开, 连续使用 3 次后, 催化剂性能未见明显降低.     

Hydroformylation of 2,5‐norbornadiene in organic/aqueous two‐phase system and acceleration by cationic surfactants

The organic/aqueous biphasic hydroformylation of 2,5‐norbornadiene (NBD) was investigated for the first time using HRh(CO)(TPPTS)₃ (TPPTS: trisodium salt of tri(m‐sulphonylphenyl)phosphine) as the catalyst precursor. A comparison was made of homogeneous and biphasic systems. The optimum reaction parameters are discussed and the reaction mechanism is presented. In order to ensure the process attained high activity under moderate conditions, the effect of various cationic surfactants was tested in the biphasic hydroformylation of NBD. The results indicated that the hydroformylation of NBD in the biphasic system exhibited high activity and high selectivity to dialdehyde products under mild conditions. The addition of cationic surfactants markedly accelerated the reaction. A single long‐chain surfactant seemed to exert a greater impact on the hydroformylation of NBD than a double long‐chain surfactant. Moreover, the recycling of aqueous solution containing catalyst with or without surfactant was investigated. In the absence of the surfactant, the aqueous catalyst could be recycled six times without a significant decrease in activity and selectivity. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Aqueous/organic biphasic hydroformylation of 1‐octene catalyzed by Co2(CO)8/Ph2P(CH2CH2O)nMe

The aqueous/organic biphasic hydroformylation of 1‐octene catalyzed by Co₂(CO)₈/Ph₂P(CH₂CH₂O)_nMe, an in situ formed thermoregulated phase‐transfer cobalt catalyst, has been developed. The catalyst activity in this biphasic system was as high as that in the homogeneous system. The yield of oxo‐products was 93% when the reaction was carried out at 180 °C and under 4.0 MPa syngas pressure for 20 h. The catalyst could be easily recovered in the aqueous phase by decanting after the reaction system was cooled, and reused in consecutive reaction without any treatment. The loss of Co in the organic phase was less than 1% on average of five successive runs. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

Efficient method for the synthesis of 3-arylbenzoquinoline,pyranoquinoline, and thiopyranoquinoline derivatives using PEG1000-based dicationic acidic ionic liquid as recyclable catalyst via a one-pot multicomponent reaction

A series of 3-arylbenzoquinoline, pyranoquinoline, and thiopyranoquinoline derivatives have been synthesized by one-pot, multicomponent reaction of aromatic aldehyde, naphthalen-2-amine, and ketone using polyethylene glycol (PEG₁₀₀₀)–based dicationic acidic ionic liquid as recyclable catalyst with high yields. The PEG ionic liquid and toluene have the advantages of both homogeneous and heterogeneous phases at different temperatures (biphasic conditions at lower temperatures and monophasic at higher temperatures) with the ease of product as well as catalyst separation. Recycling studies have shown that the ionic liquid can be readily recovered and reused several times without significant loss of activity.     

Hydroformylation of propylene in supercritical CO2 + H2O and supercritical propylene + H2O

Hydroformylation of propylene has been carried out in supercritical CO₂ + H₂O and in supercritical propylene + H₂O mixtures using Rh(acac)(CO)₂ and triphenylphosphine trisulfonate trisodium salt (TPPTS), P(m-C₆H₄SO₃Na)₃, as catalyst. Visual observation of the reaction mixtures indicates that in both systems a single phase is present at supercritical temperatures and pressures so that the reaction occurs under homogeneous conditions. After reaction is complete, a biphasic system is formed when the pressure and temperature are reduced to ambient. This facilitates separation of the products in the organic phase and the rhodium catalyst in the aqueous phase. The rhodium concentration in the organic phase was found to be negligible (1.0 × 10⁻⁶ mg/ml). Furthermore, compared with traditional hydroformylation technology, the supercritical reactions also show better activity and selectivity.