Cu2O/SiC高效催化卤代芳烃与酚类的Ullmann偶联反应

卤代苯与酚类化合物反应制取二芳基醚是现代有机合成中的一个重要反应.传统的二苯醚合成方法是铜催化卤代苯与酚类化合物的Ullmann型C-O偶联反应,但是这种方法需要苛刻的反应条件.后来,人们发现了Pd(0)和Cu(Ⅰ)基催化剂,但是前者成本较高,且需要使用昂贵的配体,因此其应用受到了限制,而铜作为一种成本较低的催化剂受到了越来越多的关注.铜催化剂可以分为均相和非均相两大类.均相铜催化剂使用的是铜盐,并且需要加入配体,成本较高,且不易分离和循环利用.非均相铜催化剂研究较多的是CuO,Cu2O及Cu纳米颗粒,其中Cu2O纳米颗粒催化剂对Ullmann型C-O偶联反应具有很高的催化活性,但是它在潮湿的空气中容易被氧化,因此需要寻找一种合适的载体防止Cu2O纳米颗粒被氧化.SiC具有优良的化学稳定性及导电导热性能,并且作为载体己经成功应用到很多热催化及光催化反应中.本文以高比表面积的SiC为载体,以二乙二醇作为溶剂和还原剂,采用传统的两步液相还原法制备了Cu2O/SiC催化剂,并通过X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和H2程序升温还原等方法对Cu2O/SiC催化剂进行了表征.SEM和TEM结果表明,Cu2O纳米颗粒均匀分散在SiC表面,同时上述表征结果都表明Cu在SiC上主要以Cu2O的形式存在.将制备的Cu2O/SiC催化剂用于催化卤代芳烃与酚类的Ullmann C-O偶联反应中.以碘苯和苯酚的Ullmann C-O偶联反应为模型实验,考察了反应温度、反应时间、溶剂、碱的种类及用量和催化剂用量等条件的影响,得到了碘苯与苯酚UllmannC-O偶联反应的最优反应条件为:卤代芳烃14 mmol,酚类14 mmol,1.0当量的Cs2CO3,Cu2O/SiC(5 wt％) 10 mg,四氢呋喃10mL,在Ar气氛下150℃反应3h.在该条件下,二苯醚收率达到97％,转化频率(TOF)高达1136 h-1.Cu2O/SiC催化剂对Ullmann C-O偶联反应具有很好的普适性,并且对Ullmann C-S偶联反应也表现出很高的活性,TOF高达1186h-1.以碘苯和苯酚的Ullmann C-O偶联反应为基准实验,对催化剂的循环稳定性进行了考察.Cu2O/SiC催化剂五次循环后二苯醚的收率从97％降低至64％,这主要是由于活性组分Cu2O的流失所致.     

Pd/SiC催化碘代芳烃和芳基硼酸羰化Suzuki偶联反应性能

以高比表面积碳化硅为载体,通过液相还原法制备出Pd/SiC催化剂,并用于催化碘代芳烃和芳基硼酸羰化Suzuki偶联反应.利用X射线衍射、电感耦合等离子体质谱和高分辨透射电子显微镜等对催化剂进行了表征.结果表明, SiC表面的Pd纳米颗粒分散均匀,平均粒径约为2.8 nm.在优化溶剂、碱、压力和温度等反应条件后,发现以3 mmol的K2CO3和10 mL苯甲醚分别为碱和溶剂,1.0 mmol碘苯和1.5 mmol苯硼酸在3 wt% Pd/SiC催化剂存在的条件下,在CO压力为1.0 MPa和100oC下反应8 h即可实现羰化偶联,碘苯转化率为90%,二苯甲酮选择性为99%.并且, Pd/SiC对含有不同官能团的碘代芳烃和芳基硼酸羰化Suzuki偶联反应具有较好的普适性.同时, Pd/SiC也具有较好的稳定性,经5次循环反应后,碘苯转化率从90%降至76%;催化剂活性降低的主要原因是活性组分Pd在有机反应体系中的流失.     

Pd/SiC催化碘代芳烃和芳基硼酸羰化Suzuki偶联反应性能

以高比表面积碳化硅为载体,通过液相还原法制备出Pd/SiC催化剂,并用于催化碘代芳烃和芳基硼酸羰化Suzuki偶联反应.利用X射线衍射、电感耦合等离子体质谱和高分辨透射电子显微镜等对催化剂进行了表征.结果表明, SiC表面的Pd纳米颗粒分散均匀,平均粒径约为2.8 nm.在优化溶剂、碱、压力和温度等反应条件后,发现以3 mmol的K2CO3和10 mL苯甲醚分别为碱和溶剂,1.0 mmol碘苯和1.5 mmol苯硼酸在3 wt% Pd/SiC催化剂存在的条件下,在CO压力为1.0 MPa和100oC下反应8 h即可实现羰化偶联,碘苯转化率为90%,二苯甲酮选择性为99%.并且, Pd/SiC对含有不同官能团的碘代芳烃和芳基硼酸羰化Suzuki偶联反应具有较好的普适性.同时, Pd/SiC也具有较好的稳定性,经5次循环反应后,碘苯转化率从90%降至76%;催化剂活性降低的主要原因是活性组分Pd在有机反应体系中的流失.     

铜纳米颗粒催化的炔、二卤甲烷、胺三组分偶联反应研究

以铜纳米颗粒作为催化剂,Cs2CO3为碱,二卤甲烷为底物和溶剂,发展了一个高效的催化炔、二卤甲烷、胺三组分偶联反应(AHA偶联反应)生成炔丙胺的反应体系.与文献相比,该催化体系具有催化剂廉价易得、反应条件相对温和、底物适应性优良、使用单一溶剂体系后处理方便的特点.同时,以铜纳米颗粒为催化剂,易于实现催化剂的有效循环利用,经5次反应催化活性未见明显下降.     

磁性微孔聚1,1'-联二萘酚负载钯催化的Suzuki偶联反应

为了解决均相钯催化剂难分离回收的问题,通过两步反应合成了易磁分离回收的微孔聚1,1'-联二萘酚(BINOL)包覆磁性纳米Fe3O4负载钯催化剂Fe3O4@MOPB-Pd,该催化剂可在空气氛围下高效催化不同卤代芳香烃与苯硼酸衍生物的Suzuki偶联反应.反应结束后,在外加磁场作用下,Fe3O4@MOPB-Pd可由反应体系中快速分离回收,而且在碘苯与苯硼酸的Suzuki偶联反应中该负载钯催化剂循环使用到7次时,依然保持高的催化活性.     

无配体Cu2O纳米线催化C—N/C—O偶联反应

介绍了由TiO2纳米阵列管上负载Cu2O纳米线,制备新型纳米催化剂Cu2O/TiO2NTs的方法.应用该新型催化剂,研究了其对卤代芳烃的C—N,C—O偶联反应的催化作用,结果表明Cu2O/TiO2NTs不仅能很好地催化溴代芳烃与氮/氧亲核试剂的反应,而且可顺利催化氯代芳烃的反应,得到中等及优良的产率.催化剂循环使用试验证实,催化剂在该体系中能被回收利用5次收率基本稳定.     

Cu催化偶联反应合成烷基芳基醚的DFT机理研究

本工作提出了 Cu催化的2-(2-碘苯基)-1-乙醇分子内Ullmann C—O偶联反应机理,并用密度泛函理论(density functional theory,DTF)计算验证.催化循环从原位生成的亚铜配合物开始,亚铜配合物经氧化加成生成Cu(Ⅲ)配合物;Cu(Ⅲ)配合物和反应物醇配位形成四配位Cu(Ⅲ)配合物;然...     

铜催化芳硼酸与亚磷酸酯在空气下的有氧碳-磷氧化偶联反应

在Cu(OAc)2/TMEDA体系催化下,芳硼酸与亚磷酸二乙酯可在室温下以空气为直接氧化剂通过氧化偶联反应生成芳基膦酸酯化合物.该反应使用较为廉价低毒的铜盐为催化剂,不怕水、不怕氧,底物适用范围较广,目标产物选择性高、收率良好.因此,与已知金属催化卤代芳烃的碳-磷偶联反应相比是一种相对温和高效的合成芳基膦酸酯的方法.     

介孔碳球的制备及其催化性能研究

通过在3-氨基苯酚与甲醛聚合成球的过程中引入模板剂二氧化硅纳米颗粒,随后碳化、腐蚀除硅,制备得到了具有良好介孔结构的碳纳米球.通过透射电子显微镜(TEM)、粉末X射线衍射(XRD)、N_2等温吸脱附(BET)等表征手段对样品形貌和结构进行了分析,表明介孔碳球分散性良好、比表面积较大(~294m~2/g)、孔径分布均匀(~3.8nm).以该介孔碳球为载体,负载金属钯纳米颗粒,得到了金属颗粒分散均匀、粒径小(~2nm)的Pd/介孔碳球复合材料.应用于催化碘苯和苯硼酸的Suzuki偶联反应中,具有良好的催化活性.反应5min,碘苯的转化率达99.06%,催化剂循环使用7次,碘苯转化率未见明显下降.     

Pd/SiC催化碘代芳烃和芳基硼酸羰化Suzuki偶联反应性能（英文）

以高比表面积碳化硅为载体,通过液相还原法制备出Pd/Si C催化剂,并用于催化碘代芳烃和芳基硼酸羰化Suzuki偶联反应.利用X射线衍射、电感耦合等离子体质谱和高分辨透射电子显微镜等对催化剂进行了表征.结果表明,Si C表面的Pd纳米颗粒分散均匀,平均粒径约为2.8 nm.在优化溶剂、碱、压力和温度等反应条件后,发现以3 mmol的K2CO3和10 m L苯甲醚分别为碱和溶剂,1.0 mmol碘苯和1.5 mmol苯硼酸在3 wt%Pd/Si C催化剂存在的条件下,在CO压力为1.0 MPa和100 oC下反应8 h即可实现羰化偶联,碘苯转化率为90%,二苯甲酮选择性为99%.并且,Pd/Si C对含有不同官能团的碘代芳烃和芳基硼酸羰化Suzuki偶联反应具有较好的普适性.同时,Pd/Si C也具有较好的稳定性,经5次循环反应后,碘苯转化率从90%降至76%;催化剂活性降低的主要原因是活性组分Pd在有机反应体系中的流失.     

铜催化交叉偶联反应研究的新进展

对Cu催化交叉偶联反应的最新研究进展作了综述 .该反应涉及碳—碳、碳—氮、碳—氧、碳—硫、碳—硒、以及碳—卤的成键 .反应的类型包括Ullmann反应、Suzuki反应、Stille反应以及Heck反应等 .还详细地介绍了Cu催化交叉偶联反应中选用不同的铜盐、配体以及溶剂时所产生的效果     

蒙脱土负载Pd/Cu双金属纳米微粒催化Sonogashira偶联反应

为了证实过渡金属催化碳碳键交叉偶联反应的双金属效应,首次研究蒙脱土负载纳米钯铜双金属微粒催化Sonogahira交叉偶联反应.结合蒙脱土重金属吸附特性与DMF溶剂热羰化还原,发展了一种新的双金属纳米微粒合成方法,制备了钯铜比例为1∶1的双金属纳米微粒.催化条件优化实验发现,乙二醇二甲醚/水(V∶V=1∶4)混合体系为最佳溶剂.碳酸钾与三苯基膦存在下,MMT@Pd/Cu高效催化芳基碘与系列端炔的交叉偶联反应,以较好产率分离得到15个炔烃衍生物.动力学研究表明,水对蒙脱土片层的溶胀作用与Pd/Cu双金属协同效应是该催化剂高活性的关键.     

碘化亚铜/亚磷酸三乙酯催化碘代芳烃和末端炔烃的偶联反应

以廉价的亚磷酸三乙酯为配体,首次用于Cu催化的碘代芳烃和末端炔烃的偶联反应,考察了不同Cu盐、金属纯度、碱和催化剂用量等条件对反应性能的影响.结果表明,当以高纯度的CuI (99.999％)为铜源,催化剂用量为5mol％时,在KOH作用下,该催化体系成功催化了一系列碘代芳烃和末端炔烃的反应,表现出良好的催化活性,此外,...     

多孔网状聚苯胺包覆磁性纳米Fe_3O_4负载钯催化的Suzuki及Heck偶联反应

为解决均相钯催化剂难于分离回收及循环使用问题,发展了一种廉价易行的方法合成易于原位磁分离回收的磁性纳米粒子(MNPs)负载钯催化剂Fe3O4@MOPPA-Pd.该催化剂可高效催化卤代苯的Suzuki反应及Heck反应,且对Suzuki偶联反应具有尤其高的催化活性,在温和条件下,10 mg Fe3O4@MOPPA-Pd可催化300 mmol溴苯与苯硼酸的偶联反应,联苯的分离收率达98%,转化数(TON)及转化率(TOF)分别高达77052和51368 h-1.此外,Fe3O4@MOPPA-Pd可在外加磁场存在下由反应体系中方便分离回收,循环使用4次以上催化活性无明显降低.     

SAPO-34分子筛载铜催化剂催化Ullmann偶联反应

以三乙胺为模板剂,通过水热合成法,改变不同硅铝比得到结晶度较好的SAPO-34分子筛.通过离子交换法和高压加氢的方法制得Cu-SAPO-34催化剂,并采用XRD、SEM、TEM、H2-TPR、XPS等方法对其结构进行了表征.结果表明,制备的催化剂形貌较规整,铜离子全部被还原为零价,还原后的铜纳米颗粒粒径较小且均匀分布在分子筛表面.将得到的Cu-SAPO-34催化剂应用于无配体情况下的沃尔曼偶联反应中,评价了其在Ullmann偶联反应中的催化性能,结果显示出Cu-SAPO-34在C—O键和C—N键的形成上展现了较高的催化活性.     

1,7-二芳基-1,6-庚二炔化合物的合成

1,6-庚二炔是有机合成的重要中间体,我们以Pd Cl2/Cu I为催化剂,NEt3为碱,在四氢呋喃溶剂中实现了二炔与卤代芳烃Sonogashira偶联反应,合成了10个1,7-二芳基-1,6-庚二炔化合物,该方法也适用于二卤芳烃如1,8-二碘萘与末端炔偶联合成1,8-二苯乙炔基萘.所有合成的目标化合物结构经1H NMR,13C NMR,IR和MS表征.     

二氧化硅担载铜系催化剂上异丁烯与甲醛缩合一步生成异戊二烯的研究

本文对前文所表征过的5个Cu/SiO_2催化剂进行了烯醛缩合反应制异戊二烯的活性评价.并对其反应后未再生的样品进行了XRD及XPS表征,关联表征与反应结果发现这些纯铜系催化剂上存在的两种铜组分(CuO和孤立Cu~(2+)),可被反应物甲醛还原为金属铜或Cu_2O.从反应初始活性数据来看,似乎可以认为Cu_2O是烯醛反应的活性相之一,且很可能是活化甲醛的中心.而金属铜则对生成异戊二烯不起活性作用.Cu_2O所起的可能是一种弱酸弱碱双功能位的作用.文中还对具有较长寿命的N-115(二氧化硅担载铜锑催化剂)和N-218(二氧化硅担载铜系催化剂)二催化剂寿命试验前后的活性数据进行了对比,并从酸碱催化的角度推论了影响铜系催化剂寿命的两个可能因素.     

高活性氨基胍树脂负载Pd(O)配合物的催化性能研究

以氨基碳酸胍改性氯球为载体,与氯化钯溶液反应并还原制备氨基胍树脂负载钯(O)催化剂.对催化剂进行了FT-IR,XRD,BET,TG-DTA表征.研究了该催化剂对各种取代卤代苯与丙烯酸、苯乙烯的Heck芳基化反应催化性能.实验结果表明,该催化剂对活性(吸电子基)溴代苯和碘苯具有良好的催化活性,对含活性吸电子基的溴代苯(4-溴苯甲醛和4-溴硝基苯)于140℃时能在22 min内完成Heck芳基化反应;催化剂具有较好的重复使用性能,在90℃下催化碘苯与丙烯酸的反应循环21次时仍能保持良好的催化活性.反应机理研究表明:催化反应的活性组分是可溶性钯物种;可溶性钯是由卤代苯与催化剂表面上的钯氧化加成所致.     

Cu-Mg-Al类水滑石的制备及其对二苯醚合成的催化性能研究

采用水热-尿素水解法制备了系列含Cu的类水滑石化合物CuxMg3-xAl1-LDHs,并考察了这些催化剂对苯酚和碘苯合成二苯醚反应的催化性能。利用X射线粉末衍射(XRD)、差热热重(TG-DTA）、H2程序升温还原(H2-TPR)和扫描电镜(SEM)等方法对催化剂进行了表征。结果表明,Cu2 含量较低时,类水滑石催化剂具有较好的结晶度和热稳定性,随Cu2 含量的增加,层板间距加大,热稳定性也随之降低。催化活性测试结果表明,适量Cu2 的掺入可使催化剂的催化活性提高,其中催化剂Cu2Mg1Al1-LDHs具有较好的催化活性,在80℃条件下二苯醚收率达到55%。     

铜催化一锅法制备N,N-二甲基苯甲酰胺和苯腈

酰胺和芳腈结构广泛存在于天然产物、农药和医药分子中.传统的合成方法一般需要采用活化的羧酸及其衍生物或剧毒的氰化物作为原料.在我们前期铜催化C—CN键断裂以及C—N偶联的工作基础上,参考了碘苯与苯乙腈发生的氰基化反应以及苯乙腈与N,N-二甲基甲酰胺(DMF)发生的酰胺化反应,以Cu_2O为催化剂,邻菲啰啉为配体,氧气为氧化剂,采用苯乙腈、DMF、碘苯为反应物,"一锅法"同时进行酰胺化反应和氰基化反应,生成相应的目标产物N,N-二甲基苯甲酰胺和苯腈,产率分别可达到85%和75%.