Ru3(CO)9(TPPTS)3催化的水/有机两相芳香硝基化合物CO选择性还原的研究

将水溶性膦/钌配合物Ru₃(CO)₉(TPPTS)₃(TPPTS:三苯基膦三-间磺酸钠)用于以CO为还原剂的水/有机两相芳香硝基化合物选择还原为芳胺的反应,发现相转移催化剂对反应有明显的促进作用,其中以添加十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的效果最好.以邻氯硝基苯为底物考察了相转移催化剂浓度、NaOH浓度、反应温度、压力等对反应转化率和选择性的影响.当反应条件为120℃,4MPa,3mol/LNaOH时,反应8h,邻氯硝基苯的转化率和邻氯苯胺的选择性均可达到99.9%.而且对含有羰基、氰基的芳香硝基化合物也有很高的活性和选择性.催化剂循环3次后,邻氯硝基苯的转化率和邻氯苯胺的收率仍可达到92%.     

温控相转移配体及催化(ⅩⅥ)──Rh/PETPP催化的水/有机两相邻氯硝基苯CO还原反应动力学的研究

首次将具有"温控相转移催化"功能的非离子表面活性水溶性膦/铑配合物用于以CO为还原剂的水/有机两相芳香硝基物选择还原反应.以邻氯硝基苯为底物考察了反应温度、CO压力、底物浓度、催化剂浓度和水/有机两相体积比等对反应转化率和选择性的影响.结果表明,当反应条件为150℃和4MPa,反应32h时,邻氯硝基苯的转化率为98%,邻氯苯胺的选择性接近100%.动力学研究表明,底物浓度和催化剂浓度分别对反应速率呈一级,反应的表观活化能E_a=131.13kJ/mol.     

温控相转移配体及催化（XVI）：——Rh／PETPP催化的水／有机两相邻氯硝基苯CO还原反应动力学的研究

首次将具有“温控相转移催化”功能的非离子表面活性水溶性膦／铑配合物用于以CO为还原剂的水／有机两相芳香硝基物选择还原反应，以邻氯硝基苯为底物考察了反应温度、CO压力，底物浓度，催化剂浓度和水／有机两相体积比等对反应转化率和选择性的影响。结果表明，当反应条件为150℃和4MPa，反应32h时，邻氯硝基苯的转化率为98％，邻氯苯胺的选择性接近100％，动力学研究表明，底物浓度和催化剂浓度分别对反应速率呈一级，反应的表观活化能Ea=131.3kJ/mol。     

水溶性配合物[RuCl2(TPPTS)2]2催化卤代硝基苯选择性加氢

以合成的水溶性钌配合物[RuC l2(TPPTS)2]2作为催化剂,用于水/有机两相体系中催化卤代硝基苯中硝基的选择性加氢反应.以对-氯硝基苯为底物,考察了反应温度、氢气压力、催化剂浓度、水溶液的pH值等对对-氯硝基苯转化率和生成对-氯苯胺选择性的影响.在100℃,氢气压力3.0 MPa时,反应6h,对-氯硝基苯转化率可达100%,生成对-氯苯胺的选择性可达95.2%.该催化剂对其他卤代硝基苯的加氢反应也表现出较高的催化活性.     

压缩CO2中Co-N-C催化3-硝基苯乙烯选择性加氢反应动力学及相行为

对于苯环上含有各种可还原基团(如–C=C,–CN,–C≡C)的硝基芳烃,通过选择性加氢来制备芳香胺类化合物依然充满挑战.负载型纳米催化剂通常存在过度加氢的缺陷,虽然通过覆盖部分金属位点等方法可改善其选择性,但多是以牺牲催化活性为代价.得益于较高的原子利用率以及孤立的活性位结构,单原子催化剂在硝基芳烃选择性加氢反应中崭露头角.例如Pt1/FeOx单原子催化剂在3-硝基苯乙烯加氢反应中对目标产物的选择性高于99％,且转化频率(TOF)是Pt纳米催化剂的20倍以上.然而,已报道的单原子催化体系中,活性组分多为Pt族贵金属,且以有机溶剂为反应介质,不符合绿色化学理念.本文以环境友好型溶剂——压缩CO2为反应介质,以氮掺杂碳负载非贵金属Co单原子(Co-N-C)为催化剂,实现了3-硝基苯乙烯的选择性加氢,且反应体系中无任何有机溶剂和助剂.在温和(60 oC,3 MPa H2(RT),总压8.1 MPa)的反应条件下,3-硝基苯乙烯可完全转化,目标产物3-乙烯基苯胺的选择性达到>99％,且产物可通过简单卸压直接分离.Co-N-C单原子催化剂表现出较高的稳定性,循环使用4次以后活性并无明显降低.HAADF-STEM表征发现反应后的催化剂中,Co仍然呈单原子分散.研究发现,通过改变CO2压力(即CO2相行为)可调变H2在其中的溶解度以及在加氢反应中的反应级数,进而调变反应速率.通常认为,催化活性会随CO2压力增大呈线性增加,而本文中转化率却随CO2压力增加呈现"倒V型"曲线关系,即当体系总压为8.1 MPa(PCO2=5.0 MPa)时,转化率达到最大值(100％),而升高或降低CO2压力均会显著降低催化活性.为解释"倒V型"曲线的成因,通过含可视窗的高压釜研究了3-硝基苯乙烯/CO2/H2三元体系的相行为.发现当总压为13.4 MPa时,体系为均匀的一相(即3-硝基苯乙烯完全溶解在CO2中);而当总压为8.1 MPa时,却形成了气-液两相.用激光笔照射高压釜上部的气相时,出现了明显的丁达尔现象,说明其中溶解有少量的3-硝基苯乙烯,呈胶体分散;底部为CO2膨胀的3-硝基苯乙烯液相,且该膨胀行为通过硝基苯-CO2二元相行为研究得到证实(即在一定CO2压力下,6 mL硝基苯可被CO2膨胀至充满整个高压釜(容积为29.3 mL)).动力学研究发现,在不含CO2以及总压为11.2 MPa时,H2的反应级数为～0.5;而当总压为8.1 MPa(CO2压力为5.0 MPa)时,H2的级数降为0,说明该压力下H2的溶解度显著增加.通过Peng-Robinson方程计算了不同CO2压力下H2的溶解度,发现H2溶解度与CO2压力也呈"倒V型"曲线关系,且最高点对应的CO2压力与上述转化率-PCO2曲线一致.因此,当总压为8.1 MPa,CO2分压为5.0 MPa时形成了CO2膨胀的3-硝基苯乙烯液体,溶解入该膨胀液体的CO2促进了H2的溶解,进而使H2的反应级数降为0,从而促进了加氢反应的进行.综上,本文以压缩CO2为溶剂,以非贵金属基Co-N-C为催化剂,发展了一种3-硝基苯乙烯绿色选择性加氢途径.同时发现,改变CO2压力可调变反应体系的相行为及反应动力学行为,进而调变催化性能.该研究结果可为调变压缩CO2介质中进行的其它催化转化反应性能提供借鉴.     

Cu含量对Cu/Al-Ce-PILC上丙烯选择性催化还原NO反应的影响

 采用聚合羟基复合阳离子合成交联粘土Al-Ce-PILC,经SO2-4改性后,以浸渍法制备了用于C3H6选择性还原NO反应的铜基交联粘土催化剂Cu/Al-Ce-PILC. 用XRD,XPS和TPR等技术对催化剂进行了表征,并考察了Cu含量对催化剂性能的影响. 结果表明,Cu负载未改变Al-Ce-PILC的结构; w(Cu)=2%时,Cu物种以Cu+和Cu2+两种形式存在,催化剂具有最高的催化活性和较宽的操作温度范围,在反应气组成为0.22%NO-0.12%C3H6-2.0%O2-97.66%He,空速为 24000 h-1和温度为350 ℃的条件下,NO转化率可达56.4%,700 ℃下仍可达22.3%; w(Cu)=5%时,催化剂中有明显的CuO物相存在,该物相促进C3H6的深度氧化,从而降低了NO选择性还原反应的性能.     

反应控制相转移催化环氧化苯乙烯

研究了磷钨杂多酸盐反应控制相转移催化H2O2直接氧化苯乙烯制环氧苯乙烷的反应,考察了溶剂、H₂O₂用量、催化剂用量、反应温度、时间、苯乙烯浓度等因素对反应的影响。 获得的适宜的反应条件为：乙酸乙酯为溶剂,n(苯乙烯)∶n(H₂O₂)∶n(催化剂)=300∶300∶1,反应温度60 ℃,反应时间6 h,反应液中苯乙烯质量分数为10%。 在该条件下,苯乙烯的转化率为85.5%,环氧苯乙烷的选择性为84.9%。 催化剂可过滤回收,循环使用2次后的活性无明显下降。     

新型MnOx催化剂用于低温NH3选择性催化还原NOx

 首次采用低温固相法制备了无载体MnOx催化剂并将其用于NOx的低温NH3选择性催化还原. 该催化剂为晶化度极低的混合锰氧化物,部分为粒径40～60 nm的棒状晶体颗粒,其余是更细小的无定形颗粒; 催化剂的BET比表面积为150.8 m2/g, 吸附能力较强, NOx吸附量可达138.27 μmol/g. 在模拟尾气试验条件下, MnOx催化剂的低温活性很高, 80 ℃时NOx转化率即可达到98.25%; 反应产物N2选择性高于96.6%; 当通入0.01%SO2和10%H2O后,由于竞争吸附导致NOx转化率有所下降,但仍可保持在70%左右,且不利影响在停止添加SO2和H2O后逐渐消失.     

聚合物稳定的Ru-Pt/γ-Al2O3双金属催化剂催化2,5-二氯硝基苯选择性加氢

 制备了以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)稳定的 Ru-Pt/γ-Al2O3负载型双金属催化剂,用于2,5-二氯硝基苯中的硝基选择性加氢. 考察了催化剂还原方法,反应温度、压力、时间和添加金属离子对反应的影响. 结果表明,用乙醇还原的Ru-Pt/γ-Al2O3催化剂性能明显好于用其它方法还原的催化剂,在50 ℃和氢气压力1.0 MPa的条件下反应1 h,转化率为41.4%,生成2,5-二氯苯胺的选择性为63.5%. 如果在上述反应条件下向该催化体系中加入Sn4+离子,反应的活性和选择性则大幅度提高,转化率达100%,选择性为77.6%,延长反应时间至4 h,选择性可达99.3%,并且没有脱氯产物的生成.     

反应过程相转移催化选择性氧化还原羰基化合成灭草隆除草剂

 研究了以硒为催化剂，三乙胺为助催化剂，对氯硝基苯和二甲胺水溶液（33%）为反应底物，经高选择性氧化还原羰基化一步合成灭草隆除草剂。在温度135℃和CO压力3.0 MPa条件下，反应4小时，转化率达到54%以上，灭草隆选择性达到99.5%以上。在本催化反应体系中，硒在反应前以固态存在，反应过程中与CO结合生成能溶于反应体系的羰基硒，反应结束后又以固态硒析出，兼具多相催化与均相催化的优点，产物易于分离，首次提出反应过程相转移催化概念。     

Cu-ZSM-5的NH3选择性催化还原NO性能及其稳态动力学

采用浸渍法制备了一系列不同Cu载量的Cu-ZSM-5整体式催化剂.考察了该系列催化剂的NH3选择性催化还原(SCR)NO的反应特性.结果表明,当Cu质量分数为5%时,Cu-ZSM-5催化剂的SCR活性最高,此时催化剂上NO最高转化率高达96.5%,并且催化剂的活性窗口较宽,催化剂在198-470℃之间NO转化率大于80%.H2O和SO2的添加仅轻微影响Cu-ZSM-5催化剂的SCR活性.当Cu载量大于5%时,Cu-ZSM-5催化剂中出现明显的CuO物相.稳态动力学结果表明,在5%Cu载量的Cu-ZSM-5上的SCR反应中,NO的反应级数接近一级,NH3的反应级数接近零级,O2的反应级数接近1/2级.该反应的表观活化能为47.7kJ·mol-1.     

反应控制相转移催化合成环氧大豆油

以磷钨杂多酸盐作为反应控制相转移催化剂,1,2-二氯乙烷为溶剂,30%H2O2为氧源,研究了中性条件下大豆油的环氧化反应,并考察了各反应条件对环氧化反应的影响。结果表明,在催化剂质量分数为3%,n(H2O2)∶n(双键)=1.2∶1,m(溶剂)/m(大豆油)=3.2,反应温度70℃,反应时间4h时,生成环氧大豆油中的碘值小于0.04g(I)/g,环氧值大于6%,催化剂循环使用5次后不降低催化活性。整个反应过程中,催化剂显示出良好的反应控制相转移催化性能。     

RuCl2[P(C6H5)3]2-(R,R)-DPEN催化萘乙酮不对称加氢反应

 合成了(R,R)-1,2-二苯基乙二胺((R,R)-DPEN)、 钌和三苯基膦的三元配合物RuCl2[P(C6H5)3]2-(R,R)-DPEN, 并将其用于萘乙酮的不对称加氢反应. 考察了碱/催化剂的摩尔比、反应温度和氢气压力等对催化活性和对映选择性的影响. 结果表明,多种因素对反应的转化率和对映选择性均有影响. 在萘乙酮:(CH3)3COK:催化剂摩尔比为 50000:450:1, 氢气压力为4 MPa, 反应温度为25 ℃的条件下,反应16 h时,萘乙酮生成α-萘乙醇的产率和对映选择性分别达到了100%和83%.     

温控相分离催化的高碳烯烃氢甲酰化反应研究

考察了非离子表面活性膦配体P[p-C6H4O(CH2CH2O)nH]3(PETPP,n=6～12,N=3n)在有机溶剂中的溶解度－温度关系，发现其在甲苯中具有临界溶解温度（CST）现象。基于PETPP在甲苯中低温分相、高温互溶的CST特性，提出了温控相分离催化的新概念。并将其应用于癸烯氢甲酰化反应，转化率及醛收率分别达到98.7%和96.0%，催化剂循环使用10次，活性基本保持不变。     

温控PEG两相体系催化三聚丙烯氢甲酰化

将具有“高温混溶、室温分相”特征的温控PEG(聚乙二醇)两相催化体系用于三聚丙烯氢甲酰化反应.系统研究了以Rh(acac)(CO)2/TMPGP(TMPGP:P[O(CH2CH2O)nCH3]3,n=8)为催化剂时各种反应条件对三聚丙烯氢甲酰化反应的影响,并考察了催化剂的循环使用效果.在合成气压力6MPa(CO/H2体积比为1)及温度为130℃的反应条件下,三聚丙烯氢甲酰化反应的转化率和醛收率可分别达77%和75%.室温下分离得到的含催化剂的PEG相循环使用11次,催化剂活性基本保持不变,第一次循环的铑流失率为1.5%(质量分数),11次循环的平均铑流失率为0.69%.于-20℃下分相得到的催化剂相可循环使用15次,其催化活性保持不变,第一次循环的铑流失率可降至0.16%.     

基于NH_3-SCR的CeO_2-TiO_2复合氧化物催化剂:结构与脱硝性能

以TiOSO_4·2H_2O和Ce(NO_3)_3·6H_2O为前驱体,采用共沉淀法制备了不同CeO_2含量的CeO_2-TiO_2复合氧化物催化剂.对样品结构进行了表征,考察了催化剂的NH_3-SCR(NH_3选择性催化还原)反应活性、N_2选择性和抗水抗硫性能.结果表明,随着催化剂中CeO_2含量的增加,催化剂的物相结构、晶粒尺寸及脱硝性能均出现规律性变化,这种改变与样品的酸碱性和氧化还原性能的变化有关.当样品中CeO_2的质量分数约为50%时,催化剂的结构呈无定形态,具有较大的比表面积和较多的氧空位,有利于反应物分子在催化剂表面的吸附和活化,拓宽了催化剂的低温活性窗口并提高了NO的转化率.     

水/有机两相体系中芳香腈和脂肪腈的催化加氢反应

 在水/有机两相体系中,用RuCl3-TPPTS (TPPTSP(m-C6H4SO3Na)3)原位反应生成的催化活性物种对苯甲腈进行了催化加氢反应,高转化率、高选择性地生成了苯甲醇. 考察了钌浓度,P/Ru比,反应压力,温度和时间等对苯甲腈加氢反应的影响. 其他芳香腈的加氢反应也可高活性、高选择性地进行,生成相应的芳香醇. 但是,在相同的条件下不发生脂肪腈加氢反应. 反应机理分析表明,苯甲腈加氢反应经由苯甲醛生成苯甲醇.     

钯催化芳香硝基化合物与烯烃的选择性还原羰化酰胺化反应

与芳香胺相比,芳香硝基化合物具有廉价易得、官能团兼容性好等优点,作为氮源在下游含氮化学品合成中具有广泛的应用.目前烯烃羰化酰胺化反应绝大多数以胺类化合物为氮源,其中直链和支链酰胺产物的选择性主要是通过具有特定电子和位阻特性的配体调控实现.已报道的芳香硝基化合物的还原酰胺化反应研究中,需要外加还原剂或者利用金属羰基化合物Mo(CO)6释放的CO为羰基源和还原剂.本文发展了一种毋须外加还原剂的钯催化芳香硝基化合物与烯烃的还原羰化酰胺化反应新方法.研究发现,钯金属催化剂(特别是离子型)的抗衡阴离子是还原羰化酰胺化反应中化学选择性和羰化区域选择性的关键因素.抗衡阴离子为氯离子、硼酸为助剂时,最优钯前驱物K2PdCl4的产物主要为支链酰胺,此时不同的膦配体并不能调控其区域选择性,这与胺的烯烃酰胺化反应可以通过配体调控羰化的区域选择性表现出明显的不同.含氮中间体原位捕捉、硝基化合物还原下游可能中间体对照实验等研究表明,芳香硝基化合物在以一氧化碳为还原剂的催化还原体系下被完全脱氧还原为氮烯(Ar-N:),再经过烯酰胺中间体进一步烯键还原得到相应的支链酰胺;当离子型钯前驱物的抗衡阴离子配位性较弱时,最优钯前驱物为Pd(CH3CN)4(OTf)2时,以直链酰胺为主要产物,此时不同的膦配体可以调控酰胺化的区域选择性.同样的机理研究表明,在该催化剂体系下芳香硝基化合物首先被还原为芳基胺,然后再发生与现有报道类似的胺类化合物的烯烃羰化酰胺化反应.这两个催化反应体系都表现出了较好的底物适用性,并且可以高效地应用于除草剂(敌稗)的一步合成.本文为以硝基化合物为起始氮源,通过催化控制生成特定含氮中间体,从而可控合成不同的含氮化学品提供了一条新思路.     

钒钼杂多酸盐相转移催化环戊烯氧化制备戊二醛

设计合成了一系列含高价态钼、钒等金属的杂多酸类相转移催化剂,用于催化环戊烯(CPE)氧化制备戊二醛的反应,筛选出催化活性最优的咪唑基钼钒酸盐催化剂[C₄H₉N₂C₃H₃(CH₃)]₅VMo₇O₂₆,并对溶剂种类、H₂O₂用量、催化剂用量、反应温度、时间等进行了条件优化.在优化的反应条件[V(乙酸乙酯)∶V(水)=4∶1,n(Cat.)∶n(H₂O₂)∶n(CPE)=1∶170∶41.6,50℃,6 h]下,得到了88.7%的环戊烯转化率和62.1%的戊二醛选择性,并且催化剂在经过7次循环使用后仍能保持较高的催化活性.     

一种新型镍取代Dawson型锌钨酸配合物的合成及对苯乙烯氧化制苯甲醛的催化性能研究

报道了一种新型配合物的合成方法,在80℃条件下将Ni(NO3)2·6H2O与阴离子主体[Na12(H2O)38][WZn{Mn(H2O)}2(ZnW9O34)2]·3H2O在水溶液中反应得到了黄绿色的晶体,经TGA、IR、元素分析和X-射线单晶衍射表征证实为镍取代Dawson型锌钨酸配合物,其化学式为[Ni(H2O)6]2{[Ni(H2O)4]2[Ni(H2O)5]2WZn[Ni(H2O)]2(ZnW9O34)2}·10H2O.实验结果表明当催化剂的负载量为2%,苯乙烯与过氧化氢物质的量比为1:4,反应温度50℃,反应时间10h时,苯乙烯氧化反应的转化率达到90%,苯甲醛的选择性达95%,催化剂经处理后可重复使用.该配合物对氧化苯乙烯制苯甲醛具有优良的催化活性和高的选择性。