设计新型液液两相催化体系:π配体离子液体

 π配体催化剂与离子液体体系相结合有助于解决反应效率、产物分离和催化剂循环等一系列均相催化体系不易解决的难题. 近几年相关的研究逐渐深入,由简单地使用离子液体作为π配体催化反应的介质向利用离子液体自身结构的方向发展,相继出现了几类不同的研究思路. 例如,利用π配体催化剂与离子液体形成络合物,使用离子型π配体改善催化剂在离子液体中的溶解性,以及合成功能化阳离子或功能化阴离子的π配体离子液体. 本文结合这几类离子液体化学键联π配体(简称π配体离子液体)的研究进展,从离子液体功能化设计的角度探讨了π配体离子液体的合成思路,为设计具有更好催化性能的功能化离子液体体系提供借鉴.     

Pd/羧基功能化离子液体选择性催化氧化苯乙烯

 利用羧基对咪唑型离子液体的阳离子进行功能化,得到一系列具有不同羧基数目及与不同阴离子搭配的N-羧基功能化咪唑离子液体(TSILs), 进而构筑PdCl2/TSILs催化剂体系. 以过氧化氢为氧化剂,将PdCl2/TSILs用于选择性催化氧化苯乙烯合成苯乙酮. 研究结果表明, PdCl2/TSILs催化体系对目标反应具有理想的催化性能,羧基功能化离子液体的阳离子及其搭配的阴离子对苯乙酮的选择性和产率均有显著的影响. 阳离子的羧基数目越多,阳离子的不对称性越高, PdCl2/TSILs催化剂体系的活性越好. 含有相同阳离子的PdCl2/TSILs催化剂体系,其催化性能按照阴离子PF-6＜H2PO-4＜Cl-＜BF-4的顺序递增且与其酸强度顺序相反. 含有三羧基的功能化离子液体与PdCl2构筑的催化剂体系具有最佳的催化性能,在55 ℃下,该催化剂体系的转换频率值达到125 h-1, 苯乙烯可以完全转化且苯乙酮的选择性为91%.     

离子液体介质中钌纳米粒子催化苯乙酮及其衍生物的不对称加氢反应

采用水溶性三(间-磺酸钠苯基)膦(TPPTS)作稳定剂, 在离子液体1-丁基-3-甲基-咪唑四氟硼酸盐([BMIM]BF4)或1-丁基-3-甲基-咪唑对甲基苯磺酸盐([BMIM][p-CH3C6H4SO3])介质中用氢气还原RuCl3·3H2O, 得到钌纳米粒子. 将此钌纳米粒子与(1S, 2S)-1,2-二苯基乙二胺(简称(1S, 2S)-DPEN)、KOH在离子液体/异丙醇介质中原位生成一种不对称加氢催化剂, 用于催化苯乙酮及其衍生物的不对称加氢反应. 实验结果表明, 离子液体介质中的纳米钌催化剂体系具有良好的催化活性和对映选择性. 在优化反应条件下, 催化苯乙酮获得了100%的转化率和79.1%的对映选择性. 并且产物经正己烷萃取后, 含有钌纳米粒子的离子液体可以循环使用.     

丙二酸二甲酯均相催化加氢合成3-羟基丙酸甲酯的研究

以乙酰丙酮钌和膦胺配体作为催化剂体系,用于催化丙二酸二甲酯加氢制3-羟基丙酸甲酯.围绕催化反应性能,系统探讨了配体结构和用量、温度、时间以及溶剂等对丙二酸二甲酯转化率和3-羟基丙酸甲酯产率的影响.研究发现,乙酰丙酮钌和o-二苯基膦苯胺构成的催化剂体系在合适反应条件下可以有效催化丙二酸二甲酯选择性加氢制3-羟基丙酸甲酯.在优化的反应条件下,这一催化体系也可以催化多种不同结构酯类分子加氢制醇.     

含吡啶配体的钌催化剂合成及在离子液体中开环易位聚合反应

合成了离子液体负载的钌催化剂, 考察了该催化剂在离子液体中对极性环烯烃单体的开环易位聚合(ROMP)反应规律. 首先设计合成含离子液体的吡啶配体1,2-二甲基-3-己氧基吡啶六氟磷酸盐咪唑离子液体配体, 利用其与Grubbs第二代催化剂配位反应, 制备离子液体负载的钌催化剂, 通过1H, 13C NMR等方法对合成的化合物和催化剂进行表征. 催化剂中与钌连接的苯亚甲基上氢(RuCH—Ph) 的振动峰由原来Grubbs第二代催化剂的δ 19.2移至δ 18.6, 表明得到了新的催化剂, ICP测定催化剂混合物中纯催化剂的质量分数为36.2%. 该催化剂易溶于丙酮、甲醇及咪唑类离子液体等极性溶剂, 解决了Grubbs催化剂不溶于离子液体的问题, 实现了在纯离子液体中均相ROMP反应. 考察了催化剂对极性单体5-羟基环辛烯在离子液体[BMIm]BF4中的ROMP反应规律, 研究了离子液体中ROMP反应动力学.     

磺酸功能化离子液体催化3-羟基丙酸甲酯酯交换聚合反应

以磺酸功能化咪唑离子液体为催化剂,以3-羟基丙酸甲酯为原料,采用自身酯交换法合成了具有生物可降解性能的聚羟基脂肪酸酯.系统考察了离子液体种类、反应温度以及聚合反应时间对反应性能的影响,同时采用红外、核磁、热分析等手段对产物进行表征.研究结果表明:阴离子为CF3SO-3的磺酸功能化离子液体在120℃的低温下催化聚合反应所得聚酯Mw可达10 159,收率82.1%;通过水洗方法可有效去除产物中的离子液体催化剂,从而避免催化剂污染产物.     

离子液体体系中氯化金属卟啉对苯甲醇的催化氧化反应

研究了一种将苯甲醇直接氧化成苯甲醛的催化体系:氯化金属卟啉/离子液体/氧化剂(MTPPCl/ILs/[O]),考察了该体系反应过程中温度、氯化金属卟啉、氧化剂、轴向配体和离子液体的种类等因素对反应收率的影响。结果表明,催化剂氯化锰卟啉、溶剂1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐离子液体、氧化剂过硫酸钾组成的催化体系MnTPPCl/[Bmim]HSO4/K2S2O8在苯甲醇直接催化氧化成苯甲醛的反应中表现出很好的活性(99%)和选择性(99%),且该体系避免了使用传统的有机溶剂,可重复多次使用。     

功能化离子液体在缩醛（酮）反应中催化性能的研究

研究了磺酸功能化离子液体在缩醛(酮)反应中的催化性能.系统考察了离子液体催化剂、反应时间、反应温度、底物用量比和催化剂用量等因素的影响以及底物的适用性.研究结果表明:磺酸功能化离子液体[C4H8SO3Hm im]p-TSA是缩醛(酮)反应有效的催化剂,其催化活性主要由阳离子决定;该催化体系具有很好的重复使用性,经十次循环后催化活性未见明显降低.     

离子液体负载钌络合物的合成及其催化环烯烃开环易位聚合

设计合成了含离子液体的吡啶配体1,2-二甲基-3-乙氧基吡啶六氟磷酸盐咪唑离子液体,在丙酮∶石油醚=3∶1的混合溶剂制备了含咪唑的离子液体.该离子液体可以做配体与Grubbs第二代催化剂反应,制备离子液体负载的钌催化剂,利用(1H,13C,31P)-NMR、元素分析等方法对合成的化合物和催化剂进行表征,催化剂中与钌连接的苯亚甲基上氢(RuCH—Ph)的振动峰由原来第二代催化剂的δ=19.2移至δ=16.27,在δ=-143.3处只出现PF6-中磷的信号峰,PCy3的信号消失,表明PCy3已经被置换完全,得到了新的催化剂.通过ICP测定含吡啶配体的离子液体负载的催化剂在混合物中的含量为14wt%.该催化剂在丙酮、甲醇、咪唑类离子液体等极性溶剂中易于溶解,解决了Grubbs催化剂在离子液体中不溶解的问题,实现了在纯离子液体中均相ROMP反应.考察了催化剂对不同极性单体在离子液体[BMIm]BF4中的开环易位聚合反应,非极性的环辛烯、含有中等极性取代基的5-羟基环辛烯单体以及含强极性取代基的5-腈基-2-降冰片烯单体的转化率分别为96%、73%和51.7%.利用凝胶渗透色谱(GPC)测定了聚合物的分子量及分子量分布.     

离子液体催化CO2与环氧化物合成环状碳酸酯

综述了离子液体催化CO2与环氧化物的环加成反应制备环状碳酸酯的研究进展。目前报道的离子液体主要包括咪唑盐、季铵盐、季鏻盐等。对比了传统离子液体与功能化离子液体对CO2环加成反应的催化活性、选择性以及催化作用机制。与传统的离子液体相比,功能化离子液体的羟基或羧基等官能团与卤素离子等Lewis碱之间存在协同效应,使得其对CO2与环氧化物的环加成反应具有更好的催化活性;将功能化离子液体固载于无机材料(SiO2,SBA-15,MCM-41等)或聚合物所得的多相催化剂不仅保持了官能团与阴离子之间的协同效应,而且载体与离子液体活性组分之间也显示出协同效应,使得该类催化剂具有很好的催化活性,稳定性好,可以多次重复使用,具有较好的工业化前景,是值得深入研发的一类催化材料。此外,离子液体对于手性环状碳酸酯的合成也具有较好的催化活性和立体选择性。     

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物新型加氢催化剂的研究

烯烃加氢得到烷烃,从化学热力学角度判断这个反应可以进行,由于氢分子相当稳定,ＨＨ键不易受极化的影响而断裂,实际上,如果没有催化剂的存在,反应是很难进行的．各种过渡金属,例如铂、钯、铑、钴、铱和镍等都具有未充满和不稳定的ｄ电子轨道,容易吸附大量的氢并使其活化,从而很容易对许多基团进行氢化反应．钌／二烯烃／氢气反应体系就符合上述原理,苯乙烯丁二烯苯乙烯三嵌段共聚物（ＳＢＳ）就属二烯烃类共聚物,由于这类共聚物中存在ＣＣ不饱和双键,在日光、紫外光、热等环境下,其耐侯性和热稳定性不好,限制了它在更广泛…     

SELECTIVE HYDROGENATION OF MALEIC ANHYDRIDE TO |?-BUTYROLACTONE USING HOMOGENEOUS Ru/PPh3 CATALYST SYSTEM

The hydrogenation of maleic anhydride (MA) using various homogeneous transition metal complex catalysts has been studied. It is revealed that RuCl3.3H2O is the most active catalyst and triphenylphosphineis the optimum ligand for the preparation of butyrolactone. The effects of catalyst concentration, mole ratio of triphenylphosphine to Ru, temperature and hydrogen pressure on the hydrogenation have been investigated. By changing reaction conditions, -butyolactone could be produced selectively. A possible reaction mechanism is proposed.     

Transition metal catalysed ammonia-borane dehydrogenation in ionic liquids

Significant advantages result from combining the disparate hydrogen release pathways for ammonia-borane (AB) dehydrogenation using ionic liquids (ILs) and transition metal catalysts. With the RuCl(2)(PMe(3))(4) catalyst precursor, AB dehydrogenation selectivity and extent are maximized in an IL with a moderately coordinating ethylsulfate anion.     

Acidic functionalized ionic liquids as catalyst for the isomerization of α-pinene to camphene

An acidic functionalized ionic liquids (ILs) [HSO₃-(CH₂)₃-NEt₃]Cl-ZnCl₂ was synthesized and used to catalyze the isomerization of α-pinene in a homogeneous system. The optimum conditions for isomerization were obtained as follows: n(α-pinene):n(ILs) = 9:1, reaction temperature 140 °C, and reaction time 4 h, α-pinene 0.04 mol. Under the optimal conditions, the conversion of α-pinene was 97.6 % and the selectivity for camphene could reach 64.8 %. In addition, the catalyst could be easily separated by centrifugation after the isomerization completely finished. When the ILs were repeatedly used for four times, the conversion of α-pinene and the selectivity for camphene were still excellent, indicating the superb recycle ability of the acidic functionalized ILs catalyst.     

[EMIm]NTf_2中Fe~(2+)催化氧化芥子气模拟剂CEES研究

合成并表征了3种不同烷基链长的1-烷基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺([CnMIm]NTf_2,n=2、4、6)离子液体及金属催化剂双三氟甲基磺酰亚胺铁二水合物(Fe(NTf_2)_2·2H_2O),对H_2O_2/离子液体消毒芥子气模拟剂2-氯乙基乙基硫醚(CEES)的能力进行了研究.通过HPLC考察了H_2O_2/CEES摩尔比、H_2O_2浓度、反应温度、时间、离子液体再生次数对H_2O_2/[EMIm]NTf_2/Fe~(2+)消毒CEES能力的影响,并采用GC-MS、CL对反应产物、活性氧物种及反应机制进行了分析.结果表明:基于离子液体的类Fenton体系消毒CEES时,具有H_2O_2/CEES摩尔比小、消毒速率快、低温消毒效果良好、离子液体可循环利用等的优点,在毒剂洗消领域具有极大的应用前景.     

氮杂环卡宾的合成及在氢转移反应中的应用

利用氯甲基吡啶与咪唑反应制备了一系列含吡啶取代咪唑L1～L5,考察了所得咪唑衍生物与钌化合物在碱性条件下原位形成的氮杂卡宾钌络合物对苯胺与醇氢转移反应的催化活性.研究了碱的种类、钌前体、温度等对反应的影响,结果表明RuCl3 H2O/1-(2-吡啶甲基)-3-甲基碘化咪唑(L3)/KOH催化体系在185℃时对苯胺与乙二醇反应的催化活性较高,选择性生成N-羟乙基苯胺,TON(单位活性转化的底物分数)可达2130.此外,还考察了RuCl3 H2O/L3/KOH催化体系对苯胺与丁醇、环己醇、异丙醇、苯甲醇反应的催化性能.在催化剂作用下,醇与苯胺可形成亚胺及仲胺,伯醇可以自氢转移反应形成酯,反应产物的结构及选择性取决于醇的结构及反应条件.     

Influence of ionic liquid counterions on activity and selectivity of ethylene trimerization using chromium-based catalysts in biphasic media

In recent years ionic liquids (ILs) have attracted much interest because of their widespread use in various fields. Several trimerization and oligomerization catalysts have been evaluated in ILs with different organic–inorganic hybrid structures. High catalytic activity and selectivity, easy product separation, and recycling of the catalyst are the advantages of a biphasic catalyst system compared to the homogeneous catalysts. In this study, the influence of IL counter-anions on activity and selectivity of the ethylene trimerization catalysts based on Cr-SNS-R was investigated. All synthesized materials were characterized using Fourier-transform infrared spectroscopy, ¹H NMR, ¹³C NMR, UV–Vis. spectroscopy, thin-layer chromatography, and elemental analysis (CHNS). In ethylene trimerization reaction, the dodecyl substituent in the SNS ligand exhibited better activity and selectivity than the butyl substituent. The results revealed that the presence of BF₄⁻ as a counter-anion in the IL led to an increase in activity and selectivity compared to Br⁻ and I⁻ counter-anions. It was found that the BF₄⁻ counter-anion plays a conclusive role in the development of 1-hexene activity and selectivity to a maximum amount of 71,132 g_1-C6/(g_Cr × h) and more than 99%, respectively. Finally, the catalyst was reused thrice without losing its 1-hexene selectivity.     

两相体系中钌膦配合物催化4—苯基—3—丁烯—2—酮加氢反应的研究

研究了水和有机物组成的两相催化体系中,由ＲｕＣｌ３－ＴＰＰＴＳ（ＴＰＰＴＳ：Ｐ（ｍ－Ｃ６Ｈ４ＳＯ３Ｎａ）３）原位反应生成的催化活性物种对４－苯基－３－丁烯－２－酮（又名苄叉丙酮）的催化加氢反应．考察了钌浓度（１．０×１０－３～６．０×１０－３ｍｏｌ／Ｌ）、氢压（１．０～６．０ＭＰａ）、反应温度（３０～７０℃）、配体浓度（１．２～７．２×１０－２ｍｏｌ／Ｌ）、阳离子表面活性剂（ＣＴＡＢ：十六烷基三甲基溴化铵）及反应时间等对加氢反应活性和选择性的影响,并与以配合物ＲｕＣｌ２（ＴＰＰＴＳ）３为催化剂前体生成的催化活性物种对加氢反应的活性及选择性进行了比较．结果表明,分别由配合物ＲｕＣｌ２（ＴＰＰＴＳ）３及ＲｕＣｌ３－ＴＰＰＴＳ原位反应生成的催化活性物种,都只催化４－苯基－３－丁烯－２－酮的Ｃ＝Ｃ键选择加氢．由配合物ＲｕＣｌ２（ＴＰＰＴＳ）３形成的催化体系的加氢活性及选择性均优于ＲｕＣｌ３－ＴＰＰＴＳ原位反应生成的催化活性物种．阳离子表面活性剂的加入,使加氢反应活性下降,选择性略有提高     

Synthesis of ruthenium/reduced graphene oxide composites and application for the selective hydrogenation of halonitroaromatics

Reduced graphene oxide （RGO） supported ruthenium （Ru） catalyst was prepared by an impregnation method using RuCI3 as a precursor and RGO as a support. The catalyst Ru/RGO was used for the selective hydrogenation ofp-chloronitrobenzene （p-CNB） to p-chloroaniline （p-CAN）, showing a selectivity of 96% at complete conversion of p-CNB at 60 ℃ and 3.0 MPa H2. The Ru/RGO catalyst was extremely active for the hydrogenation of a series of nitroarenes, which can be attributed to the small sized and the fine dispersity of the Ru nanoparticles on the RGO sheets characterized by TEM. Moreover, the catalyst also can be recycled five times without the loss of activity.     

硼酸溶液中氯柱硼镁石的溶解及相转化动力学

对氯柱硼镁石（2MgO•2B2O3•MgCl2•14H2O）在4.5％H3BO3水溶液40 ℃的溶解及相转化过程进行了动力学研究.对不同时间取出的液相的化学分析及不同阶段分离固相的鉴定结果表明,该复盐在溶解阶段出现与前所报导不同的同步溶解，最终产物是库水硼镁石（2MgO•3B2O3•15H2O）.提出了库水硼镁石的形成条件和溶解及相转化动力学机理，利用单纯形优化法配合Runge-Kutta微分方程组数值解法对实验数据进行处理，给出了转化结晶动力学方程.