金属离子在液相氧化中的催化作用VII.第四周期过渡金属氧化物在异丙苯液相氧化中的催化作用

在液相中研究了第四周期过渡金属氧化物在异丙苯氧化中的多相催化作用。和均相催化氧化所得结果相对照,证明金属离子的催化氧化活性和选择性由元素的原子序数所决定,和其存在的状态无关。所得动力学参数值说明,反应系按络合—链锁反应机理进行,氧化物催化剂通过吸附分子氧(配位)主要起引发作用。     

金属离子在液相氧化中的催化作用——Ⅱ.在乙苯液相氧化中几种铈络合物的催化作用

研究了几种配位体(环烷酸盐、硬脂酸盐、乙酰丙酮盐)对铈离子催化作用的影响。动力学结果表明,三种催化剂的反应级数几乎是相同的;表观活化能分别为15.2、17.0、10.2仟卡/克分子;对乙苯的反应级致为1。实验结果指出,反应的诱导期与催化剂、催化剂浓度、反应物浓度和反应温度有关。发现铈离子在诱导期结束后才发生价态变化,诱导期倒数与温度倒致成直线关系,由此求得的活化能与由阿累尼斯方程求得的相同。实验结果支持了络合-链锁机理。     

铁-芳烃络合物引发氧化环己烯阳离子光聚合反应动力学研究

以环戊二烯异丙苯铁六氟磷酸盐为引发剂,用示差扫描量热法研究了氧化环己烯(CHO)阳离子聚合反应动力学.实验结果表明,温度对CHO聚合反应影响很大.CHO在一系列温度下等温聚合时,放热量和转化率均在40℃左右最高,而聚合反应速率则随着温度的升高而降低.CHO聚合反应属一级反应,活化能为-9.87kJ/mol,并对聚合反应历程进行了理论推导,其结果与实验结果相符合.     

磺酸树脂在樟脑肟贝克曼裂解反应中的催化作用

我们发现以磺酸树脂作为固体酸催化樟脑肟贝克曼裂解反应可以生成α-龙脑烯腈.考察了溶剂、催化剂用量、反应温度和反应时间等对反应的影响.在优化条件下樟脑肟可以完全转化,α-龙脑烯腈选择性高达90.5%.动力学研究表明,樟脑肟在磺酸树脂催化下的贝克曼裂解反应服从准一级动力学模型,经过最小二乘法求得反应的表观活化能为64.6kJ/mol.     

BF_3活化高锰酸氧化丙烯酸反应机理的密度泛函研究

用量子化学密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法对高锰酸根离子与丙烯酸的环加成反应机理进行了系统研究,全参数优化了反应势能面上各驻点的几何构型、振动频率和能量.计算结果表明:反应有两个竞争通道,即[2+3]反应通道和[2+2]反应通道,其中[2+3]通道比[2+2]通道的反应势垒降低了183.89kJ/mol,并通过在高锰酸根的氧原子上配位一个或两个BF3分子来研究BF3分子对反应体系的活化效应,结合两个BF3分子使得[2+3]通道的反应势垒降低为23.97kJ/mol,则有利于反应按该通道进行,然而[2+2]通道的反应势垒仍较高(195kJ/mol).这进一步表明该反应体系中加入一定量BF3能提高高锰酸氧化烯烃双键的化学活性.     

BF3活化高锰酸氧化丙烯酸反应机理的 密度泛函研究

用量子化学密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法对高锰酸根离子与丙烯酸的环加成反应机理进行了系统研究, 全参数优化了反应势能面上各驻点的几何构型、振动频率和能量. 计算结果表明: 反应有两个竞争通道, 即[2+3]反应通道和[2+2]反应通道, 其中[2+3]通道比[2+2]通道的反应势垒降低了183.89 kJ/mol, 并通过在高锰酸根的氧原子上配位一个或两个BF3分子来研究BF3分子对反应体系的活化效应, 结合两个BF3分子使得[2+3]通道的反应势垒降低为23.97 kJ/mol, 则有利于反应按该通道进行, 然而[2+2]通道的反应势垒仍较高(>195 kJ/mol).这进一步表明该反应体系中加入一定量BF3能提高高锰酸氧化烯烃双键的化学活性.     

液膜萃取法回收磷酸体系中的微量镧

通过斜率分析法研究了P204和TOPO从磷酸体系中液液萃取微量镧的反应机制和热力学,推测出一种可能的反应历程和萃合物结构,得到萃取反应式和反应的平衡常数K=104.502,焓变ΔH=-13.02 kJ.mol-1,自由能ΔG=-25.686 kJ.mol-1,熵变ΔS=0.0425kJ.(mol.K)-1。在液液萃取反应机制研究的基础上,采用液膜萃取法进行磷酸体系中微量镧的富集回收研究,考察了载体P204(2%～10%w/w)和TOPO(1%～10%w/w)、表面活性剂磺化聚丁二烯LYF(1%～10%w/w)、内萃取剂HCl(1～5 mol.L-1)和水乳体积比A/O(2:1～7:1)对液膜萃取收率及稳定性的影响。在最优条件下,可回收94.10%～95.94%的镧,并且膜溶胀率为8%～17%,破损率为0.45%～1.93%,能够维持较好的液膜稳定性。研究结果对磷酸中的微量稀土镧回收利用具有一定的参考价值。     

双功能配体修饰的Ir催化剂在“氢甲酰化-缩醛化”串联反应中的共催化作用

通过对双齿膦配体的单P原子定向甲基化,合成了两种离子型"叔膦-季鏻鎓Lewis酸"双功能配体L2和L3,该类双功能配体分子结构中既含有与过渡金属配位的叔膦基团,又含有具Lewis酸的季鏻鎓基团.研究结果表明,在合成气的体积比(CO/H₂)为4∶1时,双功能配体L2修饰的[Ir(COD)Cl]₂催化剂高效催化烯烃的"氢甲酰化-缩醛化"串联反应,1-辛烯的转化率为98%,缩醛的选择性高达86%,其催化活性好于同等条件下的Rh催化剂.双功能配体L2与[Ir(COD)Cl]₂原位构建的共催化体系的催化效果远优于Ir(I)配合物和季鏻鎓Lewis酸的物理混合;同时还表现出较好的底物普适性.此外,由于双功能配体L2的高极性,其修饰的Ir催化剂可以顺利实现与正己烷溶液的分离,从而实现催化剂的回收循环使用.     

四氯化硅催化氢化合成三氯氢硅机理研究

针对四氯化硅催化氢化过程采用第一性原理机理对其进行模拟研究,结果表明:没有催化剂时,SiCl4与H2反应能垒为464.45 kJ/mol,反应能量为74.94 kJ/mol,与热力学计算结果 71.85 kJ/mol一致.负载在HZSM-5分子筛上的氯化钡可催化四氯化硅氢化反应,其最具催化活性表面为(111)面;H2在BaCl2(111)面上表现排斥性;SiCl4表现为吸附性,可在BaCl2(111)表面稳定吸附并生成.SiCl3自由基,过程吸附能为448.33 kJ/mol;在催化剂BaCl2存在条件下,SiCl4与H2反应为自由基反应,反应步骤能垒为400.23 kJ/mol;氢化过程能垒降为184.97kJ/mol;催化氢化反应过程所需能量为64.20 kJ/mol.催化氢化过程反应条件相对无催化剂过程更为温和.     

D(-)-二吡啶甲基酒石酸酰胺在不对称氧化合成埃索美拉唑中的应用

D(-)-酒石酸二乙酯(1)分别与2-氨甲基吡啶和4-氨甲基吡啶反应,合成了D(-)-二吡啶甲基酒石酸酰胺2和3.分别以1～3为手性配体与钛酸异丙酯配合,催化过氧化氢异丙苯(CHP)不对称氧化埃索美拉唑前体(Eso-I)合成埃索美拉唑.结果表明,由配体2或3构成的催化体系在埃索美拉唑合成上显示出较高的催化活性和对映选择性.例如,当以2为配体,甲苯为溶剂,在优化的条件下进行反应时,Eso-I的转化率达84.7%,埃索美拉唑的选择性达91.8%,对映体过量值达89.0%.     

三价铀在空气中的氧化动力学研究

测定了盐酸介质中铀(Ⅲ)在空气中的氧化速率以及不同条件对氧化速率的影响,得出反应速率方程。反应速率随温度升高而增加,表观活化能为34.3kJ/mol。铀(Ⅲ)在空气中转化为铀(Ⅳ)的反应,可能是一个发生在气液相界面的催化氧化过程。     

皂土固载金属酞菁用于光催化还原CO2的反应

制备了三种皂土固载金属酞菁(ZnPc,CoPc,NiPc),研究了它们在可见光照射下,对CO2还原反应的催化作用.MPc/皂土作为P-型半导体,光照下可产生电子转移得到MPc. .研究结果表明,皂土固载金属酞菁比未固载金属酞菁具有更好的催化性能和重复使用性能,而且与酞菁中心配位的金属对其催化性能有影响,本实验中ZnPc/皂土较好,其负载量为1.0%.     

金属离子在液相氧化中的催化作用——Ⅹ.过渡金属氯化物与简单配体原位形成的配合物在环己烯氧化反应中的催化作用

本文研究了由过渡金属氯化物(MnCl_2、FeCl_2、CoCl_2、CuCl)与2,2′-二吡啶原位形成的配合物,在环己烯氧化反应中的催化性能以及配体性质对所形成的配合物催化性能的影响.结果表明,多种过渡金属氯化物可与2,2′-二吡啶原位形成有催化活性的配合物,其催化活性与金属离子性质、形成配合物能力以及配体性质有关.     

新型表面活性膦在长链烯烃氢甲酰化反应中的助催化作用

 考察了新型表面活性膦配体DPPTS(对-十二烷基苯基二苯基膦的磺酸钠盐)和OPPTS(对-辛基苯基二苯基膦的磺酸钠盐)在铑络合物催化的水/有机两相长链烯烃氢甲酰化反应中的助催化作用. 在催化烯烃氢甲酰化反应时,观察到烯烃与膦配体之间有一定的链长匹配效应; 含DPPTS的催化剂体系在低膦/铑比条件下表现出比含表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵和水溶性配体三苯基膦三磺酸钠的催化剂体系高得多的催化活性,而且铑流失到有机相极少,仅为加入总铑量的0.8%. 这种亲水基团和磷原子处于碳链同一端的表面活性膦配体比文献报道的亲水基团和磷原子分别处于碳链两端的表面活性膦配体具有更好的助催化活性.     

双氮席夫碱配体对甲基三氧化铼催化烯烃环氧化反应的影响

 利用 2-吡啶甲醛、6-甲基-2-吡啶甲醛或 6-异丙基-2-吡啶甲醛与对甲基苯胺缩合制得双氮席夫碱配体, 考察了席夫碱配体以及溶剂和温度对甲基三氧化铼 (MTO) 催化不同结构烯烃环氧化反应的影响. 结果表明, 这些席夫碱配体与 MTO 构成的催化剂体系在甲醇溶剂中的催化性能最好, 双氮配体能显著提高环氧化反应的选择性. 当以甲醇为溶剂, 环己烯为底物, 在 –10 oC 反应 12 h 时, 环己烯转化率和环氧化物选择性均可达 100%. 席夫碱的配位能力越强, 越有利于提高环氧化物选择性, 而其配位能力取决于吡啶环中 6-位取代基的电子和立体结构. 给电子能力较强和空间位阻较小的烷基对应的配体的配位能力较强.     

羟胺酸钴配合物催化对二甲苯氧化的研究

利用羟胺酸BPHA(N 苯甲酰基 N 苯基羟胺)钴配合物Co(BPHA)2作催化剂,对对二甲苯液相氧化反应进行了研究.详细考察了反应温度、催化剂浓度、配体浓度、反应时间和轴配体对该催化反应的影响.实验结果表明:当反应温度为125℃、氧气压力为0.5MPa、催化剂浓度为1.0×10-3mol/L、配体与催化剂的摩尔比为2∶1时、添加四甘醇或聚乙二醇作配体,反应2h时对二甲苯转化率可达41～43%、选择性为92%.本研究丰富了二甲苯选择性氧化的内容,并具有一定的工业应用前景.     

Zn-Co双金属氰化络合物催化氧化环己烯/二氧化碳共聚反应

 制备了基于Zn3［Co(CN)6］2的双金属氰化络合物催化剂,考察了其催化氧化环己烯/CO2共聚反应的特点,以及制备过程中有机配体和卤化锌种类对催化剂催化性能和共聚产物组成的影响. 结果表明,该催化剂能高效催化共聚反应,在催化剂含量为1.8×10-4时其催化效率可达6?000 g/g以上, FT-IR和 1H NMR表征证实聚合产物为接近交替的共聚物. 催化剂催化效率受有机配体和卤化锌种类影响,但共聚物组成只受卤化锌种类影响,而不受有机配体种类影响,其中叔丁醇和ZnCl2分别是较好的有机配体和锌盐. 动力学研究表明,该共聚反应对催化剂浓度是一级反应,反应的平均活化能为41.6 kJ/mol.     

铜化合物在合成菊酸乙酯中的催化作用

以铜化合物催化重氮乙酸乙酯与2,5-二甲基-2,4-己二烯的环丙烷化反应,得到了高活性、高选择性的催化剂。探讨了催化剂结构与环丙烷化产率的关系,发现催化剂阴离子的吸电子能力、配体与铜(Ⅰ)的配位能力以及配体的空间位阻等对环丙烷化产率的影响有一定的规律性。     

吡啶甲酸铑阳离子催化甲醇羰基化反应机理的理论计算

采用有效核近似从头算方法,在HF/LANL2DZ水平下用Berny优化法,对吡啶甲酸铑阳离子催化剂催化甲醇羰基化反应中各基元反应的中间体、过渡态和产物的几何结构进行了优化,过渡态结构通过振动分析进行了确认;计算了各反应的活化位垒.CH_3OH与CO在吡啶甲酸铑阳离子催化剂的作用下反应分4步进行:(1)CH3I氧化加成反应;(2)羰基重排反应:(3)羰基配位反应;(4)CH_3COI还原消除反应.对于各基元反应,CH3I氧化加成反应位垒最高(167.78kJ/mol),是整个反应过程的决速步骤;羰基重排反应和CH_3COI还原消除反应的活化位垒分别为110.67和62.94 kJ/mol,羰基配位反应的位垒为零.与[Rh(CO)_2I_2]-催化剂相比,吡啶甲酸铑阳离子催化剂具有相同的催化机理,但后者催化剂上各步反应的位垒较低.     

Fe(III)与2,3-二羟基苯磺酸钠配位反应的动力学研究

[H+]在0.01～0.70mol?L-1范围内,离子强度为1.00mol?L-1,[Fe(III)]>>[配体]、[H+]>>[配体]的条件下,研究了Fe(III)与2,3-二羟基苯磺酸钠(Tiron)的配位反应.发现当[H+]≤3.00×10-2mol?L-1时,[Fe(III)]2对反应速率有明显的贡献.求得了相关反应的动力学参数,从而揭示了FeOH2+和FeOH24+与Tiron配位的解离反应途径及FeOH32+的缔合反应机制,并提出了该配位反应的可能机理.