固载Ru基催化剂上二氧化碳加氢合成甲酸的研究(IV): 反应机理

探讨了在CO₂加H₂合成HCOOH过程中原位合成的固载Ru基催化剂的可能结构、CO₂的活化方式以及可能的反应机理. 在反应中, 固载Ru配合物中的一个P配体首先解离, 被质子型溶剂ROH取代而生成循环活性物质, 然后CO₂正插入Ru—H键生成甲酸酯配合物, 之后甲酸酯配合物中的Ru—O₂CH键被H₂氢解生成HCOOH, 而本身重新转化为活性物质, 完成催化循环.     

钌配合物催化氢化CO2生成甲酸反应中的醇促进效应

在水合钌配合物[TpRu(PPh₃)₂(H₂O)]BF₄ [Tp＝hydrotris(pyrazolyl) borate]催化氢化二氧化碳生成甲酸的反应中观察到醇对反应的促进作用. 利用原位高压核磁共振跟踪催化反应过程的结果表明, 在甲醇溶液中, [TpRu(PPh₃)₂(H₂O)]BF₄在三乙胺和H₂作用下转化为TpRu(PPh₃)₂H. 二氧化碳插入Ru—H生成甲酸根配合物TpRu(PPh₃)₂(η¹-OCHO)•HOCH₃, 其中的甲酸根配体与醇分子间形成分子间氢键. 该甲酸根配合物随即转化为另一个甲酸根配合物TpRu(PPh₃)(CH₃OH)(η¹-OCHO)并与之达成平衡, 后者由于存在分子内氢键而稳定. 考虑到这两个甲酸根配合物在催化反应中的稳定性, 它们应该不在主要的催化循环内. 提出了配合物[TpRu(PPh₃)₂(H₂O)]BF₄在几种醇溶液中催化氢化二氧化碳生成甲酸的催化循环机理, 催化循环的关键中间体可能是TpRu(PPh₃)(ROH)H. 该中间体能同时转移负氢及醇配体中的氢质子到接近的二氧化碳分子上生成甲酸, 并吸收H₂生成过渡态TpRu(PPh₃)(OR)(H₂). 该过渡态经过σ-复分解反应重新生成TpRu(PPh₃)(ROH)H完成催化循环.     

一种含吲哚咪唑基Ru(II)配合物的酸碱性质和与DNA相互作用的研究

合成了一个新的Ru(II)配合物[Ru(bpy)₂(H₂iip)](ClO₄)₂•5H₂O [bpy＝2,2'-联吡啶, H₂iip＝2-吲哚基-咪唑并[4,5-ƒ][1,10]-邻菲罗啉]. 通过酸碱滴定发射光谱测定了该配合物的表观电离常数; 用紫外可见光谱、荧光光谱、稳态荧光淬灭、溴化乙锭竞争键合、粘度测量和DNA裂解实验研究了配合物与DNA的相互作用性质. 结果表明配合物以经典的插入模式与DNA键合, 键合常数K_b＝(5.97±0.27)×10⁵ mol^－1•L (50 mmol/L NaCl).     

一种含吲哚咪唑基Ru(II)配合物的酸碱性质和与DNA相互作用的研究

合成了一个新的Ru(II)配合物[Ru(bpy)₂(H₂iip)](ClO₄)₂•5H₂O [bpy＝2,2'-联吡啶, H₂iip＝2-吲哚基-咪唑并[4,5-ƒ][1,10]-邻菲罗啉]. 通过酸碱滴定发射光谱测定了该配合物的表观电离常数; 用紫外可见光谱、荧光光谱、稳态荧光淬灭、溴化乙锭竞争键合、粘度测量和DNA裂解实验研究了配合物与DNA的相互作用性质. 结果表明配合物以经典的插入模式与DNA键合, 键合常数K_b＝(5.97±0.27)×10⁵ mol^－1•L (50 mmol/L NaCl).     

二氧化硅固载Ru基催化剂上二氧化碳加氢合成甲酸的研究(III): 配体对催化剂反应性能的影响

考察了不同配体对原位合成的固载Ru基催化剂上CO₂加氢合成HCOOH反应活性的影响, 对于以单齿三苯基类ZPh₃分子为配体的催化剂, 活性大小顺序为: PPh₃＞AsPh₃＞NPh₃. 以PPh₃为配体时, 其相应的原位合成催化剂上HCOOH的TOF值为656 h^－1. 其次, 双齿膦配体的使用能带来比单齿膦配体更高的活性. 以dppe [1,2-双(二苯基膦基)乙烷]为配体时, 其相应的原位合成催化剂上HCOOH的TOF值为1190 h^－1. 量子化学的理论计算结果表明, 具有适中的σ给予性和π接受性, 较小的空间位阻, 较好的电子离域作用的PPh₃配体性能优于其它单齿三苯基类配体. 而具有较好的电子离域作用, 并且有螯合作用的双齿膦配体性能优于单齿膦配体.     

[η5:σ-Me2C(C5H4)(C2B10H10)]Ru(NCCH3)2与中间炔的反应—— 钌环丁二烯和钌杂环戊三烯配合物的合成与结构

钌可以促使炔烃通过亚乙烯基钌卡宾金属配合物或钌金属杂环配合物的形式发生碳-碳偶联反应, 它的化学性质很大程度上取决于配体的电子和立体特征. 普通环戊二烯基钌配合物可以促使炔烃三聚生成苯环衍生物或使两分子炔烃和一分子含C=X键(X = C, O, S, N等)的不饱和底物发生环加成反应得到杂环化合物. 含桥联碳硼烷–环戊二烯基配体的钌乙腈配合物[η⁵:σ-Me₂C(C₅H₄)(C₂B₁₀H₁₀)]Ru(NCCH₃)₂ (1)表现出与环戊二烯基钌不同的反应性质. 例如, 配合物1与三甲基硅基取代的端炔或中间炔反应可生成含有单或双亚乙烯基有机钌卡宾配合物; 与末端芳炔则通过三分子炔和桥联配体中的环戊二烯基发生加成反应得到含有独特三环结构的有机钌配合物. 以上结果表明, 配体的位阻效应和炔烃的种类都可以影响产物的类型. 本文进一步研究了此钌乙腈配合物1与烷基或芳基取代的中间炔及中间二炔的反应. 配合物1与3-己炔或二苯乙炔在甲苯中于 80 ℃反应可以生成对空气和水稳定的η⁴-钌-环丁二烯配合物[η⁵: σ-Me₂C(C₅H₄)(C₂B₁₀H₁₀)]Ru(η⁴-C4Et4) (2) 或 [η⁵:σ-Me₂C(C₅H₄)(C₂B₁₀H₁₀)]Ru(η4-C₄Ph₄) (3), 此反应相信是通过一个钌杂环戊三烯中间体进行的. 由于这个中间体既不能在反应中被分离到也不能在核磁反应中被监测到, 我们接下来尝试了1和1,6-二炔的反应. 在 1与2,7-壬二炔或3,8-十一碳二炔的反应中成功分离到钌杂环戊三烯配合物[η⁵: σ-Me₂C(C₅H₄)(C₂B₁₀H₁₀)]Ru[=C₂- (Me)₂C₂(CH₂)₃] (4) 或 [η⁵: σ-Me₂C(C₅H₄)(C₂B₁₀H₁₀)]Ru[=C₂(Et)₂C₂(CH₂)₃] (5). 化合物4与5 在甲苯回流温度仍然稳定. 由于位阻效应, 它们也不与苯乙炔、3-己炔、苯基异氰酸酯、二硫化碳以及叔丁基异腈反应. 以上新化合物通过了核磁和元素分析表征, 其中化合物2和4的结构得到了单晶X射线衍射确定. 在化合物2的晶体结构中, 钌原子通过η⁵-键与环戊二烯基配位, σ-键与硼笼相连, 以及η⁴-键与环丁二烯配位, 形成一个平面三角形结构. 在化合物4的晶体结构中, 钌原子通过η⁵-键与环戊二烯基配位, σ-键与硼笼相连, 以及与两个碳卡宾原子配位, 形成一个扭曲四面体构型. 钌与碳卡宾原子之间的键长显示其为Ru=C双键. 在以上实验结果基础上我们提出了1与炔烃反应生成2和3的反应机理: 钌-乙腈配合物通过与炔烃的配体交换反应得到钌-二炔配合物, 进一步氧化偶联得到钌杂环戊三烯中间体, 还原消除反应得到最终产物?钌-环丁二烯配合物. 在1与二炔的反应中, 4和5中的并环结构可以阻止还原消除反应, 从而起到稳定钌杂环戊三烯中间体的作用. 上述实验结果表明, 桥联碳硼烷配体和底物(炔烃)的空间位阻效应都对反应有很大的影响.     

一个嫁接有羧酸羟基乙基酯的二吡啶吩嗪Ru(II)配合物的合成、与DNA的相互作用以及溶剂变色性质的研究

合成并表征了一个新的Ru(II)配合物[Ru(bpy)₂(hedppc)](ClO₄)₂ {bpy＝2,2'-联吡啶, hedppc＝二联吡啶[3,2-a: 2',3'-c]吩嗪-11-羧酸(2-羟乙基)酯}. 通过紫外-可见吸收光谱、与溴化乙锭竞争实验、粘度测量和DNA裂解实验研究了配合物与小牛胸腺DNA的相互作用性质. 结果表明配合物以插入模式与DNA键合，键合常数K_b＝(6.99±1.34)×10⁶ mol^－1•L (s＝2.03±0.04)与母体配合物[Ru(bpy)₂ (dppz)]^2＋相近，但光致发光和溶剂变色等光学性质与[Ru(bpy)₂ (dppz)]^2＋有明显的差别.     

吡唑-3-甲酸Cu(Ⅱ)/Mn(Ⅱ)配合物的合成、表征及常压下对二氧化碳催化转化

合成和表征了2个吡唑-3-甲酸过渡金属配合物[Cu₂（pca）₂（H₂O）₆]·2H₂O（1）,[Mn（Hpca）₂（phen）]·3H₂O（2）（H₂pca=吡唑-3-甲酸;phen=菲咯啉）。X射线单晶衍射分析结果表明,配合物1属于单斜晶系P2₁/n空间群,它是一个畸变八面体的双核铜配合物;配合物2是一个畸变八面体的单核锰配合物。配合物1和2分别通过分子间的O-H…O,N-H…O氢键形成了三维网状结构。配合物1在二氧化碳的环加成反应中显示出了良好的催化效率（转化率高达97.4%;选择性高达98.9%）。     

带有位阻基团的钌多吡啶配合物与DNA键合及其光断裂DNA性质的研究

合成了两个钌多吡啶配合物[Ru(bpy)₂DMNP](C1O₄)₂ (Ru1)和[Ru(bpy)₂BOPIP](C1O₄)₂ (Ru2), 应用元素分析、核磁共振对配合物结构进行了表征, 通过电子吸收光谱、荧光光谱、粘度实验以及凝胶电泳技术对配合物与DNA相互作用的性质进行了研究. 结果表明, 配合物与DNA分子之间以插入模式结合. 在紫外光照下, 两种配合物均能使质粒pBR322DNA断裂, 机理研究表明, 其光断裂DNA的活性氧化物种为单线态氧.     

乙二醇溶剂热合成的CeO2的可逆氧化还原性及CO2捕获性能

利用乙二醇的还原性,采用乙二醇溶剂热法制备了表面具有丰富氧空穴的CeO₂-GST纳米晶,对其进行了X射线衍射、透射电镜、X射线光电子能谱、原位H₂还原-O₂氧化循环和CO₂原位红外漫反射表征,并研究了其可逆氧化还原性及CO₂捕获性能. 结果表明,与CeO₂-nanorod和柠檬酸溶胶法合成的CeO₂-CA样品相比,CeO₂-GST纳米晶具有最好的可逆氧化还原性能和循环稳定性,同时在50 ℃下具有最好的CO₂吸附性能（149 μmol/g）. 利用原位红外漫反射光谱研究了CO₂在还原CeO₂表面的吸附情况,发现CO₂主要以双齿碳酸盐和桥连碳酸盐两种形式吸附在CeO₂表面,其中桥连碳酸盐物种不稳定,He吹扫可脱附. 此外,CO₂在CeO₂-nanorod上还会生成稳定的甲酸盐和单齿碳酸盐物种.     

Ru/Ce(OH)CO3纳米复合材料催化氨硼烷水解产氢

采用一种简单的方法快速合成了Ru/Ce（OH）CO₃纳米复合材料。基于TG,XRD,TEM,EDX,XPS和ICP等方法详细表征了所制备的催化剂,并用于催化氨硼烷水解制氢。表征结果表明尺寸大约为4.8 nm的Ru纳米粒子高度分散在Ce（OH）CO₃纳米棒上。该催化剂对于氨硼烷水解制氢表现出优异的催化性能,在室温下其转化频率（TOF）达到389.6 mol_H2·mol_Ru^-1·min^-1。而且该催化剂循环使用11次之后依然能够对氨硼烷催化产氢保持很高的活性。     

吡唑-3-甲酸Cu(Ⅱ)/Mn(Ⅱ)配合物的合成、表征及常压下对二氧化碳催化转化

合成和表征了2个吡唑-3-甲酸过渡金属配合物[Cu₂（pca）₂（H₂O）₆]·2H₂O（1）,[Mn（Hpca）₂（phen）]·3H₂O（2）（H_2pca=吡唑-3-甲酸;phen=菲咯啉）。X射线单晶衍射分析结果表明,配合物1属于单斜晶系P2¹/_n空间群,它是一个畸变八面体的双核铜配合物;配合物2是一个畸变八面体的单核锰配合物。配合物1和2分别通过分子间的O-H…O,N-H…O氢键形成了三维网状结构。配合物1在二氧化碳的环加成反应中显示出了良好的催化效率（转化率高达97.4%;选择性高达98.9%）。     

Ru/Ce(OH)CO3纳米复合材料催化氨硼烷水解产氢

采用一种简单的方法快速合成了Ru/Ce（OH）CO₃纳米复合材料。基于TG,XRD,TEM,EDX,XPS和ICP等方法详细表征了所制备的催化剂,并用于催化氨硼烷水解制氢。表征结果表明尺寸大约为4.8 nm的Ru纳米粒子高度分散在Ce（OH）CO₃纳米棒上。该催化剂对于氨硼烷水解制氢表现出优异的催化性能,在室温下其转化频率（TOF）达到389.6 mol_H2·mol_Ru^-1·min^-1。而且该催化剂循环使用11次之后依然能够对氨硼烷催化产氢保持很高的活性。     

两个吡咯酰腙铜配合物的制备、结构及抗肿瘤活性

合成并通过X-射线单晶衍射表征了2个铜配合物[Cu(H₂L)₂(THF)] (1)和[Cu₂(L)Cl(CH3OH)]·H₂O (2) (H₃L=3,4-二甲基吡咯-5-甲酰基-2-甲酸乙酯-2-羟基-4-甲基苯甲酰腙)。结果表明在配合物1中, 中心金属离子与周围2个提供N₂O配位原子的酰腙阴离子和1个四氢呋喃分子配位, 具有扭曲的四方锥配位构型。然而, 在双核配合物2中, 酰腙配体脱去3个质子, 通过NO和N₂O₂O配位原子分别桥联2个具有平面正方形配位构型的铜中心。2个配合物对人肺癌细胞A549, 人食管癌细胞ECA109和人胃癌细胞SGC7901展现出显著的抗肿瘤活性。     

两个苯甲羟肟酸有机锡配合物的合成、结构及抗癌活性

合成了2个苯甲羟肟酸有机锡配合物：[(o-Cl-C₆H₄CH₂)₂Sn (C₆H₅CONO)₂](1)和[(o-CH₃-C₆H₄CH₂)₂Sn (C₆H₅CONO)(C₆H₅COO)](2)。通过元素分析、红外光谱、核磁共振氢谱、热重分析、单晶X射线衍射等方法对配合物进行了结构表征,对其结构进行量子化学从头计算和体外抗癌活性研究。结果显示：配合物均为单锡核结构,配合物1为六配位的畸变八面体构型,配合物2为五配位的畸变三角双锥构型;配合物1对人宫颈癌细胞(HeLa)、肝癌细胞(HuH-7)和肺腺癌细胞(H1975)显示出比临床使用的顺铂强的抑制活性,而配合物2的抑制活性要弱得多。     

含有席夫碱配体的钌配合物的合成、表征及抗肿瘤活性

设计并合成了3个含有席夫碱基团的配体（BLⁿ,n=1~3）及相应的双核联吡啶钌配合物[Ru （BLⁿ）（bpy）₂]₂（ClO₄）₄,其中bpy=2,2''-联吡啶,BLⁿ=（（PyCHN）-Ph-O-C₆H₄）₂R （PyCHN=N-2-吡啶亚甲基,R=none （Ru1）,—C （CH₃）₂（Ru2）,—SO₂（Ru3））。通过元素分析、核磁氢谱、红外光谱、质谱等方法对配体和配合物进行了表征。通过体外细胞毒性实验研究了Ru1~Ru3对宫颈癌细胞（Hela）、胃癌细胞（BGC823）、胃癌细胞（SGC-7901）三种肿瘤细胞和人正常胚肺成纤维细胞MRC-5的细胞毒性,实验结果表明Ru3的抗肿瘤活性最好,而Ru1~Ru3均对BGC823具有选择性。     

4-磺基苯甲酸镍配合物结构多样性与性质研究

本文报道2个镍/4-磺基苯甲酸/1,10-邻菲咯啉配合物的合成、表征、结构和性质。配合物[Ni(4-sb)(phen)(H₂O)₂]·(2H₂O) (1)是单核结构,配合物[Ni(phen)₃]·(4-Hsb)(OH)(8H₂O) (2)是1个阳离子与阴离子复合物。在这2个配合物中金属镍的配位形式均是六配位八面体构型,Ni-N键长相近。2个配合物的扩展结构均为三维网络结构。配合物2中阳离子占据由阴离子与水分子形成的三维网络孔道。配合物2是一个羧基氢未脱去同时又有氢氧根的分子。     

以吡嗪四甲酸为配体的配合物的合成及表征

合成了两种金属配合物{[Cu₂(pztc)(4,4'-bpy)(H₂O)₄]·6H₂O}_n (1),{(H₂bpe)[Cd(pztc)(H₂O)₂]·2.5H₂O}_n (2)(H₄pztc=吡嗪-2,3,5,6-四甲酸,bpy=4,4'-联吡啶,bpe=1,2-二(4-吡啶基)乙烯),测定了其晶体结构,并对其进行了红外光谱、荧光光谱和热重分析等表征。两种配合物均为二维层状结构,但其中吡嗪四酸的配位方式不同。配合物2具有蓝色的荧光,最大荧光发射峰在475 nm。测试了配合物1的电子顺磁共振谱,结果显示Cu²⁺的特征谱带。     

FeMn、FeMnNa和FeMnK催化剂上合成气制低碳烯烃的比较

研究了钠、钾助剂对FeMn 合成低碳烯烃催化剂结构及性能的影响. 低温N₂吸附、X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、CO/CO₂程序升温脱附（CO/CO₂-TPD）、Mössbauer 谱和CO+H₂反应的研究结果表明,增加Mn助剂含量促进了活性相的分散和低碳烯烃的生成,而过多锰助剂在催化剂表面的富集则降低了费托合成反应的CO转化率;钾助剂和钠助剂的加入均抑制了催化剂的还原并且促进了CO₂和CO的吸附. 比较还原后（H₂/CO摩尔比为20）和反应后（H₂/CO摩尔比为3.5）催化剂的体相结构可以发现,在FeMn、FeMnNa和FeMnK催化剂中,由于钾助剂的碱性和CO吸附能力较强,因此体相中FeC_x的含量相对较高;而活性测试结果表明,FeMnNa催化剂拥有最好的CO转化率（96.2%）和低碳烯烃选择性（30.5%,摩尔分数）.     

氨三乙酸、缬氨酸、亮氨酸的三元过渡金属配合物:合成和生物学应用

以氨三乙酸HNTA^2-为主要配体, 缬氨酸(valine)或亮氨酸(leucine)为次要配体在微酸性介质中合成了Ni(Ⅱ), Cu(Ⅱ), and Zn(Ⅱ)的三元配合物。用元素分析、热分析、FTIR, UV-Vis分光光度法, 磁性测量和质谱法表征了合成的三元配合物。结果表明, 三元配合物可在金属(M):氨三乙酸(HNTA):缬氨酸(valine)或亮氨酸(leucine)＝1:1:1时制得, 其分子结构为 [M(HNTA)(valine)(H₂O)₂]·1.5H₂O and [M(HNTA)(leucine)(H₂O)₂]·1.5H₂O(其中M=Ni(Ⅱ) or Cu(Ⅱ))和H₂[Zn(NTA)(valine)(H₂O)]H₂O。标题三元过渡金属配合物为八面体对称构型。同时研究了该三元配合物对大肠杆菌, 金黄色葡萄球菌, 白色念珠菌, 黄曲霉菌(菌株从开罗大学理学院微分析中心获得)的抗菌活性。根据推荐的知名方法用标准的抗菌和抗真菌剂进行体外测试(in vitro)以评估我们的新制备的配合物对细菌和真菌物种的生长抑制活性。