Keggin型杂多酸铯盐催化苯羟基化反应

采用室温固相法制备了具有Keggin结构的杂多酸铯盐催化剂(Cs_xH_3+n-xPMo_12-nV_nO₄₀, n＝0, 1, 2, x＝0.5～3.0). 红外、X射线粉末衍射及循环伏安技术研究显示, 钒取代钼原子可提高催化剂的氧化还原性, 铯取代数的增加可提高催化剂的疏水性但降低氧化还原性. 在H₂O₂为氧化剂的苯羟基化反应中, 随着铯取代数目的增加, 催化剂的溶脱情况得到明显改善. 在氧化还原性和疏水性协同作用下, Cs₂H₃PMo₁₀V₂O₄₀在Cs_xH_3+n-xPMo_12-nV_nO₄₀系列催化剂中显示出相对最佳的苯羟基化催化活性(苯酚收率19.2%)和重复使用性能.     

VOx/SiO2-Al2O3催化剂催化苯羟基化制苯酚

以硅溶胶为硅源、偏铝酸钠为铝源及环己胺合成SiO2-Al2O3复合氧化物,并采用水热合成法合成了VOx/SiO2-Al2O3催化剂。采用XRD、SEM、TEM、XPS、NH3-TPD、N2物理吸/脱附等手段对此催化剂和复合氧化物微观结构进行表征分析。由表征结果可知钒活性中心能够高分散于此复合氧化物表面,VOx/SiO2-Al2O3催化剂呈现层片积雪状;当钒的含量为4%时,催化剂中V4+含量最大且总酸量契合于此反应所需要的催化酸环境。探究了4%VOx/SiO2-Al2O3催化剂对苯羟基化制苯酚反应的催化性能,结果表明：基于高分散活性中心、V4+含量最大及载体酸性环境等优点而表现出良好的催化性能,苯转化率为48.1%,苯酚选择性为99.6%。     

杂多酸/离子液体杂化材料催化苯的高选择性羟基化

制备了V取代的磷钼酸H_3+xPMo_12-xV_xO₄₀（x=0,1,2）及1-丁基-3-甲基咪唑溴盐离子液体（[C₄mim]Br）,并采用离子交换的方法制备了系列杂化材料（[C₄mim]3+xPMo_12-xV_xO₄₀,x=0,1,2）;采用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）对所制备样品进行了表征;以H₂O₂为氧化剂,考察了所得样品催化苯羟基化制苯酚的活性。结果表明,和相应的离子液体及杂多酸相比,杂化材料的催化活性得到了很大的提高,尤其是催化剂[C₄mim]₅PMo₁₀V₂O₄₀,在优化后的条件下,苯的转化率可达到21%,苯酚的选择性在99%以上。而且,该催化剂具有很好的可重复使用性,连续使用五次后,苯的转化率和苯酚的选择性没有明显降低。     

用于苯与分子氧羟基化制苯酚的长链脂肪胺修饰的杂多酸催化剂

 将十二胺或十八胺与磷钼钒杂多酸结合, 制备了有机-无机杂化催化剂, 并在高压釜中考察了它们在苯与分子氧羟基化制苯酚反应中的催化性能. 结果表明, 当十二胺与杂多酸的摩尔比为 4:1 时, 所制备的杂化催化剂上苯酚产率为 11.5%, 大大高于纯杂多酸催化剂上的 3.9%. 结合长链脂肪胺与杂多酸之间的相互作用, 以及杂多酸的“假液相”特性, 初步讨论了长链脂肪胺的促进作用.     

介孔Cs3PMo12O40的制备、表征及其醛糖差向异构化反应的催化性能

以磷钼酸和氯化铯为原料、三嵌段共聚物F127为模板剂制备Keggin型介孔Cs₃PMo₁₂O₄₀(简称m-Cs₃PMo),通过X射线粉末衍射(XRD)、FT-IR、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、N₂吸附-脱附测试和小角X射线散射(SAXS)对催化剂的组成、结构、形貌进行了表征。结果表明,m-Cs₃PMo属于立方相晶系,具有2.5和6.0 nm的蠕虫状介孔。以m-Cs₃PMo为催化剂考察其水相中D-葡萄糖、D-木糖和L-阿拉伯糖差向异构化反应的催化性能,并研究了反应温度、时间和催化剂用量对D-葡萄糖差向异构化反应的影响以及催化剂的循环使用性能,在循环使用过程中m-Cs₃PMo表现出良好的稳定性。     

碳纳米管/杂多酸/聚吡咯复合催化剂的制备及催化烯烃环氧化性能

以磷钼酸(PMo)、吡咯(Py)和碳纳米管(CNTs)为原料,通过原位聚合方法制备了PPy-PMo@CNTs复合材料.采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等手段对材料进行了结构表征.结果表明,磷钼酸和聚吡咯被引入到碳纳米管载体上,且聚吡咯在碳纳米管表面形成了一层薄层.N2吸附-脱附测试结果表明,PPy-PMo@CNTs为介孔材料.将以乙腈为溶剂,过氧化氢为氧化剂的烯烃环氧化反应作为模型反应,考察了催化剂PPy-PMo@CNTs的催化活性.结果表明,在60℃,反应底物为1 mmol,催化剂投量为10 mg的条件下,该催化剂表现出较好的催化活性.中断和循环实验结果表明,催化剂具有较好的稳定性,在相同的反应条件下经过5次循环后,环辛烯的转化率依然保持在约65%.     

H5PMo10V2O40/SBA-15催化剂的制备及其催化性能

以Keggin型杂多酸H5PMo10V2O40为主体,SBA-15介孔分子筛为载体,利用溶胶-凝胶法制备了不同负载量的H5PM10V2O40/SBA-15负载型催化剂,通过XRD、FTIR、TEM、H2-TPR和N2吸脱附法对样品进行了分析和表征,并将制得的负载型催化剂应用于苯氧化苯酚的反应中,研究了不同条件(温度、时间和催化剂用量等)下的催化性能.研究结果表明:H5PMo10V2O40杂多酸能均匀地分散于SBA-15孔道中且SBA-15的六方介孔结构并未发生改变:较好地解决了活性组分大量溶脱的问题;与H5PMo10V2O40杂多酸相比,H5PMo10V2O40/SBA-15催化剂在苯氧化为苯酚的反应中具有更高的转化率和更好的选择性,当反应温度为70℃,催化剂的使用量为0.25 g,反应时间为2 h和H5PMo10V2O40负载量为60%时苯酚的选择性达到了82.53%.     

有机-无机杂化材料[Na2(H2O)4]2[γ-Mo8O26·(Gly-Gly)2]·4H2O的合成及晶体结构

多金属氧酸盐因其独特的结构而具有较高的抗肿瘤及抗病毒活性,蛋白质和肽是氨基酸的聚合体,氨基酸侧链官能团能与多金属氧酸盐形成新型配合物.了解氨基酸和肽与多金属氧酸盐的相互作用对于深入研究多金属氧酸盐抗肿瘤及抗病毒机理很有意义.我们曾报道了赖氨酸、丙氨酸及甘氨酸二肽与钼磷酸所形成化合物的晶体结构.     

Cu掺杂对介孔VOx-TiO2催化苯羟基化制苯酚的影响

将Cu作为第二金属,制备了不同Cu掺杂量的和不同温度下焙烧的双金属改性的Cu/VOx-TiO2复合催化剂,并用于液相苯直接羟基化制苯酚反应中.固定钒的含量为4.3%,合成了一系列不同Cu掺杂量(w=0.29%~2.5%)的催化剂,并在不同的温度下(350~650°C)进行了焙烧.利用X射线衍射、N2吸附-脱附、扫描电镜、透射电镜、H2程序升温还原以及X射线光电子能谱对催化剂进行了表征.结果表明,加入Cu后催化剂仍保持有序的介孔结构,并且有效地促进了VOx物种在载体TiO2上的分散和VOx物种的还原,同时提高了催化剂的热稳定性,其中Cu以+2价的形态存在于催化剂中.另外,考察了催化剂用量,反应温度等对苯羟基化反应性能的影响.     

基于多金属氧酸盐的介孔离子催化剂催化苯一步氧化制苯酚（英文）

苯酚是一种重要的有机化工原料,工业上主要采用合成路线长、原子利用率低、能耗高、环境污染严重的异丙苯法生产.当前,随着绿色化学的普及,H_2O_2催化苯一步氧化制苯酚受到越来越多的关注.在研究的众多催化剂中,钒取代杂多酸被认为是该反应最有效的催化剂之一.然而,纯杂多酸易溶于H_2O_2催化的苯羟基化反应体系,导致污染严重、后处理和分离困难.为了获得可回收的固体杂多酸催化剂,通常将其负载于多孔载体上,但这种方法常伴随着活性组分易溶脱,反应速率慢等缺点.因此,在H_2O_2催化苯一步氧化制苯酚体系中获得高效、可重复使用的杂多酸基固体催化剂仍然是一个挑战.采用有机单元修饰杂多酸是制备杂多酸基固体催化剂的有效方法.研究表明,有机基团的引入可以有效调控杂多酸的溶解性和氧化还原性.另一方面,催化剂中的疏水微环境也能有效促进非极性底物与催化活性中心的相互作用,提高反应速率,改善催化活性.因此,我们通过离子交换法将对二甲苯型双核咪唑离子液体阳离子与含钒杂多阴离子结合,研究制备了一种具有疏水微环境的介孔杂多酸基离子固体催化剂.采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、N2吸附-脱附和CHN元素分析等表征手段对催化剂进行全面分析.结果表明,该催化剂是一种具有较高比表面积的半无定形疏水有机杂多酸盐.在H_2O_2催化的苯一步氧化制苯酚反应中引导了液-固两相催化体系,在反应时间1 h,反应温度70 oC,苯酚产率可达到28.9%,与均相纯杂多酸的催化活性基本相当,且催化剂重复使用性能良好.催化剂构效关系和反应动力学研究表明,高比表面积和疏水微环境的构建加快了苯与催化活性中心的相互作用,提高了催化反应速率和产物选择性.同时,咪唑基离子液体阳离子通过分子内的电子相互作用改善了杂多阴离子的氧化还原能力,也赋予固体催化剂更高的催化活性.该研究为H_2O_2催化苯一步氧化制苯酚反应提供了一种制备简单,经济高效,可重复使用的杂多酸基固体催化剂.     

杂多酸盐催化苯酚羟基化制备苯二酚反应产物的反相高效液相色谱分析

建立了反相高效液相色谱法测定杂多酸盐催化苯酚羟基化制备苯二酚反应产物的分析方法。样品经稀释和经滤膜过滤处理后,在Shim-pack CLC ODS色谱柱(4.6 mm i.d.×150 mm,5μm)上,以甲醇-水(V(甲醇)∶V(水)=35∶65)+体积分数1%乙酸为流动相,流速为1.0 mL/min,柱温为40℃,紫外检测波长280nm,8 min内可以将对苯二酚、邻苯二酚和苯酚完全分离并定量,三者的线性范围分别为0.01~0.60,0.01~0.50,0.05~1.00 mg/mL。反应后在及时分析样品的前提下,该法适合进行苯酚羟基化的产物分析。     

简便方法合成含铁石墨相氮化碳材料及其催化苯直接羟基化制苯酚（英文）

苯酚是一种重要的基本有机化工原料.全球近90%的苯酚都是经"三步异丙苯法"工艺合成而得,但是该工艺存在单程苯酚收率低(5%)、酸污染严重等不足.同时由于联产丙酮,苯酚的产量也受丙酮市场所制约.由苯经氧化或羟基化一步法合成苯酚是催化化学领域中一项极具挑战的课题.由于苯分子较难活化,而苯酚易于深度氧化,因此研发和设计具有高活性和高选择性的催化剂是该课题的研究核心.因具有诸多特殊的理化性质,石墨相氮化碳(g-C_3N_4)作为一种新型碳质材料近年来在光催化、热催化、燃料电池和气体吸附等领域展示出广阔的应用前景.g-C_3N_4的类石墨层基本单元为大π共轭的三均三嗪环,对苯分子具有良好的吸附和活化能力.目前,g-C_3N_4(尤其是具有高比表面的介孔材料)在苯Friedel-Crafts烷基化和酰基化反应、苯的CO2氧化等反应中均显示了良好的催化活性.尽管如此,由于缺乏合适的氧化活性中心,纯的g-C_3N_4对苯直接羟基化几乎无催化活性.本课题组曾将乙酰丙酮氧钒和氧化钒负载至介孔g-C_3N_4,发现该类催化剂在H2O2参与的苯直接羟基化反应中,苯转化率高达18%,而苯酚选择性大于95%.然而,此类介孔g-C_3N_4均采用硬模板法合成,制备周期长且需要HF溶液蚀刻氧化硅模板.另外,钒基组分在介孔g-C_3N_4表面也存在着部分溶脱现象.本文以FeCl_3和二氰二胺为前驱体,通过一步热解法直接合成了含铁的g-C_3N_4材料(Fe-g-C_3N_4).采用N2吸附-脱附、XRD、TG、FT-IR、UV-vis、XPS光谱和TEM对材料的理化性质进行表征.结果显示,Fe的原位引入能显著提高g-C_3N_4的比表面积和孔体积,且使其依然保持石墨相结构.同时,富N的g-C_3N_4材料能有效地锚定Fe离子,使其均匀地分散在载体表面.作为多相催化剂,Fe-g-C_3N_4在H_2O_2环境下对苯羟基化合成苯酚的反应表现出较高的催化活性.当反应温度为60°C,其苯酚收率最高可达17.5%,且回收使用多次催化剂活性表现稳定.与之前报道的含铁和负载氧化钒或乙酰丙酮氧钒的g-C_3N_4催化剂材料相比,Fe-g-C_3N_4催化剂制备工艺更加简便.     

Direct hydroxylation of substituted benzenes to phenols with air and CO using molybdovanadophosphates as a key catalyst

A direct synthetic method of cresols from toluene by hydroxylation with air using CO as a reducing agent was developed. The reaction of toluene with air (15 atm) and CO (5 atm) in the presence of catalytic amounts of H₄PMo₁₁VO₄₀·31H₂O and Pd/C in aqueous acetic acid at 120 °C for 2 h afforded a mixture of o-, m-, and p-cresols in 9.9% yield at 83% selectivity. Cresols were obtained in 19% yield by recharging air and CO under these conditions. A variety of substituted benzenes were hydroxylated by this method to give the corresponding phenol derivatives in higher selectivity.     

铁改性的HMS分子筛催化苯酚羟基化反应合成二酚

邻苯二酚和对苯二酚是重要的精细化工中间体,在各个行业中具有广泛的应用。苯酚与过氧化氢反应合成苯二酚是一条反应条件温和、环境友好的合成路线,该合成路线的关键是催化剂的选择和反应条件的优化。本文以铁改性的HMS分子筛为催化剂,研究了金属负载量、催化剂使用量、反应温度、反应时间等因素对催化性能的影响,优化了反应条件。以水为溶剂,n(Fe)∶n(Si)=0.04,n(苯酚)∶n(H2O2)=2∶1,反应温度50℃,催化剂用量0.1g,反应4h,苯酚的转化率达45.5%,苯二酚选择性为94.9%。N2吸附-脱附结果表明,Fe/HMS具有良好的介孔结构,铁进入HMS材料的骨架中,并且催化剂具有良好的稳定性,循环使用后骨架保持完整。     

V@CN催化的芳烃的氧气羟基化反应

制备了V@CN催化剂,并用于氧气条件下芳烃的直接羟基化反应。结果表明,在V@CN催化剂作用下,带有不同吸电子基团(CN, NO2, COOH, CF3和COCH3)的芳烃均可被O2氧化得到相应的酚,产率中等。含有卤素(F, Cl和Br)的芳烃也可在该催化体系作用下转化为相应的酚。     

Oxygenation of aromatic hydrocarbons with hydrogen peroxide catalyzed by rhodium carbonyl complexes

Hexanuclear rhodium carbonyl cluster, Rh₆(CO)₁₆, catalyzes benzene hydroxylation with hydrogen peroxide in acetonitrile solution. Phenol and (at lower concentration) quinone are formed with the maximum attained total yield and turnover number 17% and 683, respectively. Certain other rhodium carbonyl complexes, containing cyclopentadienyl ligands, Rh₂Cp₂(CO)₃ and Rh₃(CpMe)₃(CO)₃, are less efficient catalysts. Cyclopentadienyl derivatives of rhodium which do not contain the carbonyl ligands, Rh(CpMe₅)(CH₂?CH₂)₂, RhCp(cyclooctatetraene) and Rh₂Cp₂(cyclooctatetraene) turned out to be absolutely inactive in the benzene hydroxylation. Styrene is transformed into benzaldehyde and (at lower concentration) acetophenone and 1‐phenylethanol. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

A vanadyl complex grafted to periodic mesoporous organosilica: a green catalyst for selective hydroxylation of benzene to phenol

Selective benzene hydroxylation: A periodic mesoporous organosilica embedded with a vanadyl(IV) acetylacetonate complex has been synthesized through a co-condensation method. This system is a catalyst for direct hydroxylation of benzene to phenol, presenting a selectivity of 100?% towards the phenol formation as well as an excellent catalytic recyclability (see scheme).     

钒钼磷杂多酸催化苯直接羟化为苯酚的动力学研究

以钒钼磷杂多酸作为催化剂,用紫外可见分光光度法研究了过氧化氢直接将苯氧化羟基化为苯酚反应的动力学行为。结果表明,该氧化羟化反应速率对底物苯、氧化剂和催化剂都是一级反应,反应的活化能为57.73kJ.mol-1。本文推测了杂多酸配合物催化苯氧化羟化为苯酚反应的过程,建立了该反应动力学数学模型,模型很好地解释了实验结果。