“受阻”路易斯酸碱对催化氢化反应的研究进展

"受阻"路易斯酸碱对(FLPs)催化氢化反应是当前催化加氢领域的研究热点之一.该类反应具有环境友好、无重金属残留等特点,具有潜在的工业化应用前景.根据底物类别,对近几年"受阻"路易斯酸碱对在催化氢化领域的研究进展进行简要评述,并对FLPs不对称催化氢化进行简单介绍.     

“受阻路易斯酸碱对”催化的不对称氢化反应

不对称催化氢化反应在有机合成化学中占有重要地位,是获得光学活性化合物最有效的手段之一. 近五十年,过渡金属催化的不对称氢化反应得到了快速发展,取得了令人瞩目的成就. 相对而言,非金属催化不对称氢化研究刚刚起步,面临着诸多挑战性难题. “受阻路易斯酸碱对”是由大位阻路易斯酸和路易斯碱组成,由于位阻因素,它们不能形成传统的路易斯酸碱加合物,从而表现出一些特殊的性质和反应活性. 自2006年Stephan小组首次发现“受阻路易斯酸碱对”可逆活化氢气以来,它在氢气,二氧化碳,一氧化氮等小分子活化及催化氢化方面得到了广泛应用. 同时,也为非金属催化的不对称氢化反应提供了难得的机遇,并取得了一些重要研究进展. 本文从手性底物诱导和手性催化剂控制两方面介绍“受阻路易斯酸碱对”在不对称氢化反应中的研究成果,并对这一新兴领域未来的发展进行展望.     

二氧化铈表面构建固体“受阻”Lewis酸碱对用于小分子活化

Solid materials containing frustrated Lewis pairs (FLPs) as active sites have attracted much attention due to their ability to activate and transform small molecules. However, it is still highly challenging to precisely construct FLP sites on the surfaces of nanomaterials, thereby limiting the applications of these materials. Nanostructured ceria (CeO₂) is commonly employed as a catalyst or functional support, and exhibits both Lewis acid and basic properties as well as abundant and easily regulated surface defects, which originate from the reversible Ce³⁺/Ce⁴⁺ redox pair. When the Lewis acid and base sites of CeO₂ are independent of each other, the combined Lewis acid-base sites play a similar role to that of homogeneous FLP sites. Thus, the rich surface properties of nanostructured CeO₂ provide significant potential for the construction of solid FLPs.     

空间受阻型Lewis酸碱对在小分子活化中的应用

作为一种新型的非金属有机催化剂,空间受阻型路易斯酸碱对由于具有的独特化学反应性,近年来在有机小分子活化和催化加氢领域的研究非常活跃。本文总结了近年来国外发表的有关空间受阻型路易斯酸碱对的研究报道,从其结构特征、有机小分子的活化、H₂活化机理的探讨及在催化领域应用的研究成果4个方面进行了详细的归纳整理。空间受阻型路易斯酸碱对对有机小分子的活化作用来源于其“分子间静电相互作用力”。这个在有机化学中早已熟知的概念却在2006年才被发现可活化有机小分子,并在之后受到广泛的关注。空间受阻型路易斯酸碱对化学的发展也扩展了有机化学反应研究的范畴,继续深入研究这种“分子间静电相互作用力”在其他未知领域的应用必将带来更大的发现。然而目前国内从事相关领域研究的报道很少,因此希望本文能够引起国内更多科研工作者对这个新兴领域产生研究兴趣。     

二氧化铈表面构建固体“受阻”Lewis酸碱对用于小分子活化（英文）

近年来,固体"受阻"Lewis酸碱对(FLP)在小分子活化领域受到了广泛的关注和研究。但是,在纳米材料表面构建FLP活性位仍然是一个挑战,并且因此限制了其广泛的应用。作为一种常见的催化剂或者功能性载体,二氧化铈(CeO_2)表面同时具有Lewis酸和碱性位点,以及大量容易调控的表面缺陷。当CeO_2表面的Lewis酸和碱性位点相互独立时,就有望形成类似于均相FLP活性位点。因此,具有丰富表面性质的纳米CeO_2展现极大的可能性去构建固体FLP活性位点。本论文综述了一种通过表面缺陷调控,在CeO_2(110)表面成功构建固体FLP的策略。在具有表面氧缺陷团簇的CeO_2表面能够成功构建一种由两个相连的Ce~(3+)组成的Lewis酸性位点;该酸性位点与氧缺陷团簇相邻的Lewis碱性的O原子,可以构建成一种新颖的FLP位点。该固体FLP活性位点可以实现H_2活化用于不饱和烷烃的加氢反应,也可以用于实现CO_2的活化,并且转化为环状碳酸脂。此外,该活性位点理论上可实现CH_4分子的活化。最后,该综述还总结了固体FLP发展中的挑战及前景。     

手性受阻路易斯酸碱对催化的烯醇硅醚不对称氢化反应

正J.Am.Chem.Soc.2014,136,12261~12264受阻路易斯酸碱对(FLPs)化学的发展为非金属催化氢化提供了崭新的途径,一系列不饱和化合物的催化氢化反应相继实现,但相应的不催对称催化氢化仍处于起步阶段,反应的对映选择性低于90%,同时底物也仅限于亚胺和喹啉两类化合物.因此发展高对映选择性的不对称催化新体系是这个领域中亟待解决的重要挑战性难题之一.中国     

全固体受阻路易斯酸碱对的设计与构建

正受阻路易斯酸碱对(Frustrated Lewis Pairs,FLPs)是均相催化领域一类新型的非金属有机催化剂,因其在氢气和二氧化碳等惰性小分子的活化转化方面具有极高的活性,近年来引起了学术界的高度关注~(1–4)。FLPs一般由分子内或分子间的一对路易斯酸和路易斯碱构成,但由于空间配位受阻使这两个位点不能形成传统的路易斯酸碱化合物,从而表现出一些特殊的化学性质和催化活性。但是,均相FLPs具有制备过程复杂、稳定性     

受阻路易斯酸碱对在高分子聚合上的应用

受阻路易斯酸碱对(frustrated Lewis pairs,FLPs)是大位阻的路易斯酸和大位阻的路易斯碱在溶液中受空间位阻因素影响而不能形成配位键所得到的组合。 在这种特殊的组合中,路易斯酸和路易斯碱未能被中和淬灭,依旧保持着的反应活性。 而当H₂等小分子靠近时,FLPs可以将H₂的化学键异裂,进而得到一个阳离子和一个阴离子。 这种独特的反应特性使得FLPs在催化加氢、小分子气体活化、烯烃聚合和开环聚合等方面展现出了一些具有新特性的研究思想和方法。 尤其是在烯烃聚合和开环聚合中,FLPs具有很强的催化活性。 本文简要介绍了FLPs的发展历史及其在小分子活化中的应用,并重点介绍了其在高分子催化领域中的应用。     

“受阻Lewis酸碱对”化学的研究进展

受阻Lewis酸碱对(Frustrated Lewis Pairs,FLPs)是一类具有特殊反应活性的Lewis酸碱对。自发现以来,FLPs受到了广泛关注并在许多领域崭露头角。本文对FLPs在不对称氢化、高分子聚合、CO_2催化还原等应用领域取得的突破进行了介绍;同时对过渡金属FLPs和FLPs配位的过渡金属催化体系进行了综述;最后对FLPs领域未来的发展前景进行了展望。     

基于稀土金属路易斯酸碱对化学的研究进展

近年来,利用稀土金属作为路易斯酸,与主族路易斯碱组合的路易斯酸碱对得到了开发.这类酸碱对组合通过路易斯酸与路易斯碱协同作用,从而实现底物的活化,展示了与传统稀土金属配合物不同的活化模式.其可以与氢气反应,断裂非极性的氢-氢键;也能够与羰基类、重氮类及叠氮类等不饱和小分子反应,得到一系列结构独特的稀土金属配合物.同时这类路易斯酸碱对也可以用于催化极性烯烃聚合反应、二氧化碳硅氢化还原反应中,展现出优异的催化性能.综述了上述研究结果,并对该领域的发展趋势和前景进行了展望.     

手性受阻路易斯酸碱对(FLPs)催化邻羰基化合物的高对映选择性硅氢化反应

正J.Am.Chem.Soc.2016,138,810~813光学活性α-羟基酮广泛存在于很多具有重要生物活性的分子中,邻羰基酮化合物的不对称还原反应是获得这类化合物最有效的方法之一.目前所报道的例子主要是利用生物催化剂实现邻羰基酮化合物的直接还原,而利用分子催化剂,如过渡金属催化剂的报道还非常少,并且对映选择性不高.中国科学院化学所杜海峰课题组利用手性双炔     

“受阻路易斯酸碱对”催化的2,3-二取代2H-1,4-苯并噁嗪氢化反应机理研究

在受阻路易斯酸碱对（FLPs）催化的2，3-二取代2H-1，4-苯并噁嗪氢化反应中，3号位取代基不同会导致反应效率极大改变，因此我们选取反应活性具有较大差别的三种底物作为模型化合物对其反应机理进行了研究，建立了氢化反应势能面.发现当B（C₆F₅）₃与2，3-二苯基2H-1，4-苯并噁嗪或2-甲基-3-苯基2H-1，4-苯并噁嗪混合后，会形成FLPs与路易斯酸碱加合物的混合物.而将B（C₆F₅）₃与2，3-二甲基2H-1，4-苯并噁嗪混合后主要形成没有催化活性的路易斯酸碱加合物，因其能量低于FLPs，在催化体系中不容易转化为FLPs，这导致三种模型化合物在FLPs催化的氢化反应中效率不同.进一步的取代基电子效应及位阻效应计算表明：B（C₆F₅）₃与2-甲基-3-取代2H-1，4-苯并噁嗪混合后形成的路易斯酸碱加合物和FLPs化合物之间稳定性差别源于3位取代基空间位阻不同.     

路易斯碱有机小分子催化亚胺的不对称还原研究进展

近年来,路易斯碱有机小分子催化的亚胺不对称还原反应,因氢源廉价和后处理简单等优点而受到关注.分别介绍了甲酰胺类、吡啶酰胺类、亚磺酰胺类、非酰胺类以及负载型路易斯碱有机小分子催化剂在亚胺不对称还原中的应用,并且对催化剂的结构特点、催化活性及催化机理等方面展开了论述.     

路易斯酸碱催化的外消旋体(动态)动力学拆分反应

外消旋体的(动态)动力学拆分反应是制备手性化合物的重要方法之一.反应可以通过酶催化或非酶催化的手段来实现,也可以通过两种方法的有机结合来进行.在非酶催化反应中,路易斯酸碱催化是比较常用的方法,它们被广泛地用于多种外消旋体的(动态)动力学拆分反应中,目前在该领域取得了很大的进展.本文讨论了路易斯酸及路易斯碱催化体系在外消旋体(动态)动力学拆分反应中应用的最新进展.     

理论研究“受阻路易斯酸碱对”催化的烯醇硅醚氢化反应机理

“受阻路易斯酸碱对”(FLPs)催化的烯醇硅醚氢化反应是一类重要的直接合成醇类化合物的方法, 然而目前其反应机理仍不明确. 基于此, 以乙基取代的全氟苯基硼作为路易斯酸(Et-B(C₆F₅)₂), 三叔丁基膦(t-Bu₃P)作为路易斯碱, 烯醇硅醚化的苯乙酮(Me-TMS)作为底物建立了模型反应, 并使用密度泛函理论系统研究了其催化氢化反应机理. 结果显示: FLPs催化的烯醇硅醚氢化反应从Et-B(C₆F₅)₂和t-Bu₃P形成B-P-FLPs开始, 随后会依次经过H₂裂解, H⁺和H^-转移等过程, 其中H⁺转移为决速步, H^-转移无势垒, B-P-FLPs生成及H⁺转移是吸热反应. 升高温度不利于氢化反应发生, 但是增大压力可促进反应进行. 底物取代基效应会影响H^-转移过程, 可能使反应不发生.     

CeO2(110)还原表面上受阻路易斯酸碱对在合成气直接转化中的作用(英文)

随着石油资源的日益枯竭,寻找非石油路线生产低碳烯烃的新途径显得十分重要.将天然气、煤以及生物质等经合成气(H₂和CO)转化为低碳烯烃是一条具有前景的路线.近年来,双功能氧化物-分子筛(OX-ZEO)催化剂催化合成气直接制备低碳烯烃引起了国内外的广泛关注.由于CO活化并生成中间物种与C-C偶联分别在氧化物和分子筛上发生, OX-ZEO过程突破了费托合成中ASF产物分布的限制,低碳烯烃选择性显著提高.虽然实验方面已经取得了大量进展,但是OX-ZEO过程仍然存在一些关键问题,特别是金属氧化物中氧空位的作用,以及关键中间体是乙烯酮或甲醇的反应机理仍然不清楚.因此,本文通过密度泛函理论(DFT)计算来解决上述两个问题,对典型的可还原金属氧化物CeO₂表面上的合成气直接转化进行了理论研究.计算结果表明, CeO₂(110)表面上的氧空位通过形成受阻路易斯酸碱对(FLP),在活化H₂和CO中起着关键作用.H₂在FLPs上经过异裂分解,形成与O原子结合的质子以及与Ce原子结合的氢负离子,其反应...     

热活化延迟荧光蓝光小分子取代基效应的研究进展

近年来,作为第三代有机发光二极管(organic light-emitting diodes, OLED)发光材料的热活化延迟荧光(thermally activated delayed fluorescence, TADF)材料受到了学术界和产业界的广泛关注. TADF分子由于其单线态与三线态之间的能级差较小,三线态激子可以被环境热活化而通过反系间窜越上转换至单线态,理论上可实现100%的激子利用率,从而使得OLED器件外量子效率显著提高.TADF材料被认为是突破高效稳定有机电致蓝光发射瓶颈的潜在解决方案.一般, TADF分子为含有电子给体(donor, D)和电子受体(acceptor, A)的纯有机推拉电子体系.通过改变给体单元和受体单元的结构、数量和取代基及其位置可以有效调节TADF分子的单线态-三线态能级差、前线轨道分布、聚集态结构、电致发光颜色及其性能.同时取代基在调控给、受体单元的推拉电子能力及TADF材料的分子构型、聚集态结构和稳定性等物化特性方面扮演着非常重要的角色.本综述分别对D-A型和多重共振型TADF蓝光分子的取代基效应进行了综述,以期为高效稳定的蓝光TADF分...     

手性膦小分子催化不对称反应的研究进展

手性膦小分子催化的不对称反应是目前研究的热点之一,该类反应具有反应时间短、条件温和、催化活性高、环境友好等优点,符合绿色化学发展方向.对手性膦小分子催化的不对称Morita-Baylis-Hillman反应、Morita-Baylis-Hillman加成物的烯丙基位立体选择性取代反应、环加成反应、酯化反应,γ-加成反应以及其它重要的不对称反应进行简要的评述.     

有机小分子催化不对称Henry反应的研究进展

综述了各类有机小分子催化剂(如金鸡纳碱衍生物、手性(硫)脲、手性二级胺、金鸡纳碱-硫脲衍生物、胍-硫脲衍生物等)在不对称Henry反应中的研究进展。参考文献18篇。     

三价铀有机络合物对小分子气体的活化研究

铀是典型的锕系元素,具有高度极化性,可以利用5f轨道与相应配体进行配位. 由三价铀化合物参与的典型反应类型主要有：迁移插入、σ键复分解反应和氧化还原反应等. 这为研究和发展一系列结构新颖、反应独特的有机铀络合物和材料提供了重要的基础. 在过去的20年中,化学家们发现三价铀有机络合物具有可以活化气体小分子的反应特点,由于其重要的科学研究意义及工业应用价值,该领域迅速得到了科学界的广泛关注和发展. 工作主要针对三价铀有机络合物对一些小分子气体（N₂,CO,CO₂）的活化研究做一简要概述.