简单的配体改变调控钌配合物催化还原CO2的活性：硼基配体的对位效应和Ru―H键的性质

开发高效的催化剂用于催化还原CO₂转化为甲酸和它的盐类已经成为研究的热点,是因为将CO₂转化为C1产物不仅可以解决CO₂的含量升高带来的环境问题,还可以解决化石能源燃烧日趋严重的问题。贵金属配合物催化CO₂转化为甲酸和甲酸盐类是目前这类反应最有效的方式,尤其是Ru、Ir和Rh等贵金属。我们之前的研究结果表明Ir(Ⅲ), Ru(Ⅱ)类配合物催化还原CO₂转化为甲酸盐的活性是由配合物Ru―H键的成键性质决定的。它们能高活性的催化CO₂是由于它们都含有同一种特点的Ru―H键,是由Ru的sd²杂化轨道和H的1s轨道杂化而成的,而且这一特点可以被活性氢的对位配体显著影响。鉴于硼基配体具有强的对位效应,我们基于高活性的均相催化剂Ru(PNP)(CO)H₂ (PNP = 2, 6-二(二叔丁基磷甲基)-吡啶)设计了Ru-PNP-HBcat和Ru-PNP-HBpin,并计算了二者催化还原CO₂的活性。Bcat和Bpin配体是实验上常用的硼基配体。我们的计算结果表明Ru-PNP-HBcat和Ru-PNP-HBpin有比Ru-PNP-H₂更长的Ru―H键、亲核性更强的活性氢,其Ru―H键中的Ru原子的d轨道杂化成分的贡献也比Ru-PNP-H₂的更少。相应地Ru-PNP-HBcat和Ru-PNP-HBpin活化CO₂的能垒比Ru-PNP-H₂低。而且Ru-PNP-H₂、Ru-PNP-HBcat和Ru-PNP-HBpin催化CO₂转化为甲酸盐的能垒分别为76.2、67.8、54.4 kJ∙mol^-1,表明Ru-PNP-HBpin具有最高的催化活性。因此,钌配合物催化还原CO₂的活性可由硼基配体强的对位效应和Ru―H键的成键性质来调控。     

钌配合物Ru（PA）2Cl对C—H键的选择氧化研究

合成了一种新的钌配合物Ｒｕ（ＰＡ）２Ｃｌ,以叔丁基氢化过氧化物为氧源,考察了它对甲苯,乙苯和环己烷的催化氧化反应。发现它对环己烷和乙苯有良好的催化活性。在适当的反应条件下,催化环己烷氧化成环己醇和环己酮,基于产物的催化转化数达１０２１。     

氧化还原活性配体的电子效应对钌催化水氧化反应的影响（英文）

水氧化(2H₂O→4e^-+4H⁺+O₂↑)是自然以及人工光合作用系统中的关键半反应,为还原过程提供反应所必需的质子和电子.但水氧化反应在热力学和动力学上的固有挑战以及对O-O键生成步骤的有限机理认识,使其成为构筑高效人工光合系统的瓶颈.为此,人们开发了大量的金属催化剂,利用金属中心活化水分子,并生成活性金属氧物种以促进O-O键的生成.其间,金属中心往往需要达到极高的氧化态,进而导致生成的高价金属氧化物具有极高的催化活性,极易诱导催化剂降解等副反应的发生,难以兼顾活性和稳定性.因此,深入认识和理解水氧化反应的催化过程及O-O键的生成机制是突破该领域瓶颈的重点.氧化还原活性配体与金属的协同作用被认为是调节电荷累积过程、平衡催化剂活性与稳定性的有效策略,受到了广泛的关注.然而,氧化还原活性配体调节金属催化中心活性的机理仍有待进一步阐明.近期,本研究组发展了一类具有氧化活性配体的单核钌水氧化催化剂[(L_H^N5-)Ru^Ⅲ-OH]⁺     

靶向DNA的刚性配体的双核芳基钌配合物（英文）

以刚性配体1,3-bib(1,3-二(1H-咪唑-1-基)苯)与[Ru(η6-p-bip)Cl2]2(p-bip,联苯基团)为原料,合成了3种双核芳基钌配合物[Ru_2(η~6-p-bip)_2(1,3-bib)_2XY]X_2(X=Y=Cl-(1),X=Y=Br-(2),X=I-和Y=Cl-(3),并用核磁和质谱等对配合物进行了表征。配合物1的单晶衍射结果表明其具有一种刚性双核M2L2碗状结构,空腔中心有一个阴离子Cl-。配合物3对A549细胞有较高的抗癌活性(IC50=13.9μmol·L-1),与顺铂细胞毒性(IC50=15.2μmol·L-1)相当。紫外吸收光谱、圆二色谱、凝胶电泳法研究表明配合物1～3与DNA发生强烈的相互作用并且诱发DNA发生解旋。     

环金属钌配合物的合成、结构多样性及氧化还原调控（英文）

环金属钌配合物具有良好的氧化还原和光物理性质,在诸多光电领域如染料敏化太阳能电池、电致变色、电子转移等方面具有重要应用.环金属钌配合物的合成方法主要包括"后期金属化"、"前期金属化"、"转金属化"三种方法.环金属配合物具有丰富的结构多样性.环金属配合物由环金属配体和辅基配体与金属螯合形成.环金属配体包括N^C、N^N^C、N^C^N和C^C^C-类型多齿配体.辅基配体主要包括吡啶、咪唑、三唑、嘧啶等杂环.碳-金属键的引入大大降低了钌配合物的氧化还原电位.通过改变环金属配体和辅基配体的结构,可以对金属的氧化还原电位进行有效调控.金属钌配合物的氧化还原电位对敏化电池的性能以及电子转移的过程具有重要的影响.     

双膦钌配合物Ru（OAc）2（Ph3P）（dppm）和Ru（OAc）2（dppm）2的合成和催化性能

合成了双膦醋酸钌合作物，不同温度的＾１Ｈ ＮＭＲ谱表明，两个醋酸根分别以单齿和双齿配体与中心钌（Ⅱ）配位；＾３１Ｐ ＮＭＲ和Ｘ－射线结构分析表明膦配体为面式构型。配合物对丙烯酸和苯乙烯有选择氢化活性。     

双膦钌配合物Ru（OAc）_2（Ph_3P）（dppm）和Ru（OAc）_2（

合成了双膦醋酸钌配合物，不同温度的￣１ＨＮＭＲ谱表明，两个醋酸根分别以单齿和双齿配体与中心钌（Ⅱ）配位；￣（３１）ＰＮＭＲ和Ｘ－射线结构分析表明膦配体为面式构型。配合物对丙烯酸和苯乙烯有选择氢化活性。     

钌亚丙二烯基配合物与肼的反应性质:丙烯腈配合物的生成（英文）

以双齿P,N-配体8-(二苯基膦基)喹啉(DPPQ)为支撑配体的钌亚丙二烯基配合物[RuCl(=C=C=CR_2)(DPPQ)_2]-[BPh_4](3a:R=苯基;3b:CR_2=FN=亚芴基)可由双核钌配合物[Ru(μ-Cl)(DPPQ)_2]_2[BPh_4]_2(1)分别与过量的1,1-二苯基炔丙醇(2a)或9-乙炔-9-芴醇(2b)反应得到.配合物3易与肼在室温下反应生成丙烯腈的钌配合物[RuCl(N≡C—CH=CR)2)(DPPQ))2][BPh)4](4a:R=苯基;4b:CR)2=FN=亚芴基),该反应涉及肼对亚丙二烯基配体α-碳原子的分子间亲核进攻,是首例肼对金属亚丙二烯基加成生成丙烯腈的反应.配合物4与过量的丙炔醇2反应可释放出3,3-二苯基丙烯腈(5a)或3-芴基丙烯腈(5b),并再生亚丙二烯基配合物3.此外,初步考察了配合物1对端基炔丙醇与肼反应生成丙烯腈的催化活性,结果表明该催化反应的确可以进行,但是得到的丙烯腈产物的产率不高.尽管结果不是很理想,但是这些研究表明可望发展端基炔丙醇与肼经由过渡金属亚丙二烯基中间体转化为丙烯腈的新催化反应.     

钌（Ⅱ）配合物[Ru（btz）3]2＋和[Ru（btz）（dppz）2]2＋的合成、DNA键合及光断裂研究

本文设计合成了两个含有联噻唑的钌（Ⅱ）配合物[Ru（btz）3]（CIO4）2（1）和[Ru（btz）（dppz）2]（c104）2（2）（btz=4,4’bithiazole,dppz：dipyrido[3,2-a：2’,3’c]phenazine）．通过元素分析、ES-MS、1HNMR和X射线单晶衍射表征了配合物的结构．运用光谱滴定和黏度实验研究了配合物与DNA的作用,发现配合物1与DNA以静电方式结合,配合物2以插入模式与DNA结合．凝胶电泳实验表明配合物1和2在光照射下均可有效断裂DNA,单线杰氢（1O2）和脊某自由墓（OH、县推动断裂反应的活性物种．     

钌基催化剂催化的气固相反应（英文）

催化剂被广泛应用于各种化学品的生产,从原子尺度了解整个催化反应体系有利于合理设计新型催化剂.参与气固相反应的催化剂主要有贵金属催化剂和过渡金属催化剂.近年来,Ru基催化剂由于在低温低压下表现出良好的催化活性而广泛应用于一些气固相反应.本文对Ru的基本性质、氧化行为以及Ru基催化剂的理论研究进行综述.介绍了钌基催化剂参与的气固相反应,包括挥发性有机物的催化氧化、一氧化碳优先氧化(PROX)、氨合成、氯化氢氧化以及甲烷部分氧化,分析了催化性能与理化性质之间的构效关系,提出了钌基催化剂在相关反应中存在的问题以及未来发展趋势.Ru具有多种氧化态,在Ru基催化剂参与的气固相反应中,金属Ru和/或RuO_2被认为是活性物种,通常反应温度在400oC以下.Ru(0001)晶面在O_2存在条件下,随着氧气含量的不同会从中间态过渡到氧化态,实验证明该晶面属于RuO_2.理论研究证实了在反应过程中RuO_2的存在,并提出了核壳结构,对于其它气固相反应的机理研究有一定启发.挥发性有机物(VOC)的催化氧化主要集中烷烃、烯烃、芳烃以及卤代烃的催化氧化,催化剂的理化性质包括颗粒粒径、价态和晶体结构等对催化活性有很大影响,并且Ru基催化剂对卤代烃的催化氧化表现出良好的抗卤性,同时多卤代副产物低于其它贵金属体系.Ru基催化剂在低温条件下对PROX具有高的活性和选择性,并且可以有效抑制H_2氧化、CO甲烷化和CO_2甲烷化等副反应发生.氨合成的难点在于N≡N具有很强的解离能,许多研究表明,氨合成使用的Ru基催化剂的催化性能与载体性质密切相关,Ru与载体之间强的相互作用使得电子可以迅速地从载体转移到Ru颗粒上,掺杂其它有效元素可能会提供更多的氧空位和有效防止高温焙烧导致催化剂烧结.对于HCl氧化虽然研究较少,但是Over等人对HCl氧化机理进行了深入研究,并且日本住友化工设计的Ru基催化剂已经商业化.Ru基催化剂可以有效降低甲烷部分氧化的反应温度和压力,并具有高的选择性和稳定性,避免副产物生成.现有催化系统以及新型催化剂开发仍面临诸多挑战,例如:对于单一VOC氧化过程和多元VOCs催化氧化的机理和动力学需要进一步研究;对于氨合成需要寻求具有高电导率的载体,从而将电子快速转移到Ru颗粒表面,使得氨合成在更低温度下进行;为了避免副产物生成,需确保新型Ru基催化剂上PROX和甲烷部分氧化在低温低压条件下进行;Ru基催化剂理化性质对活性的影响以及失活等问题需要进一步研究.     

三个单核钌配合物的合成、表征及抗肿瘤活性（英文）

对3种单核钌配合物[Ru(bpy)_2(paH)]PF_6(1),[Ru(dmb)_2(paH)]PF_6(2),[Ru(phen)_2(paH)]PF_6(3)(bpy=2,2'-联吡啶,dmb=4,4'-二甲基-2,2'-联吡啶,phen=菲咯啉,paH=2-吡啶甲酸)进行合成,并通过元素分析、红外、核磁和电喷雾质谱对其进行表征。此外,对配合物进行了光谱学和电化学测试,电化学实验表明1~3在0.7-1.0 V范围内均有1个氧化还原峰,说明钌中心发生了氧化还原反应。最后通过MTT法(MTT为3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐)对配合物进行了体外细胞毒性实验,结果表明:1~3对人乳腺癌细胞、胃癌细胞和肺癌细胞都表现出浓度依赖性,即随着配合物浓度的逐渐增大,细胞的存活率逐渐降低。值得注意的是2对乳腺癌细胞表现出非常明显的抑制作用(IC_(50)=2.85μmol·L~(-1))。     

无配体参与的铱催化的苄位二级碳氢键的硼化反应（英文）

报道了无外加配体参与的以吡唑作为导向基团的铱催化的sp~3碳氢键的区域选择性硼化反应.在催化量的[Ir(OMe)(cod)]_2存在下,该反应能够顺利地将苄位的二级碳氢键转化成碳硼键.该反应具有非常广谱的官能团兼容性,能够以良好到优秀的产率生成相应的产物.此外,导向基团吡唑能够通过臭氧接转化成酰胺.     

锰催化芳香碳-氧键的还原断裂（英文）

这里发现锰化合物能够催化芳香碳-氧键的还原断裂.就我们所知,目前还没有锰催化芳香碳-氧键断裂方面的报道.以二苯并呋喃为底物,对各种反应条件进行优化,得到的较佳反应条件为5%Mn(OAc)_2,3当量LiAlH 4,140℃温度,四氢呋喃溶剂.在这个反应条件下,多种芳香碳-氧键能够发生还原断裂.甲醇钠的添加能够有效地促进二苯醚等底物的反应.对反应机理进行了初步研究,结果表明反应可能经历自由基过程.     

Ru/Ce(OH)CO_3纳米复合材料催化氨硼烷水解产氢（英文）

采用一种简单的方法快速合成了Ru/Ce(OH)CO_3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)CO_3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 molH_2·molRu~(-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。     

硼基路易斯酸-过渡金属配合物:新型双功能催化剂（英文）

路易斯酸-过渡金属(LA-TM)配合物作为一种新型的双功能催化剂崭露头角.有别于传统的过渡金属双功能催化剂,LA-TM催化剂另辟蹊跷,用路易斯酸功能位点作为电子受体,过渡金属作为电子给体,进行新型的双功能催化.近期,LA-TM配合物迅速发展.依据其键合特点,对硼基LA-TM配合物进行综述,包括sp3杂化、sp2杂化和sp杂化的硼基LA-TM配合物,并归纳了其在LA-TM催化方面的潜在应用,包括H—H/E—H/E—E键活化、氢化、硅氢化和转移脱氢化等等.本综述有望将为开拓LA-TM双功能催化的新领域提供有价值的信息.     

吡嗪缩氨基脲配体铜/锌配合物的晶体结构及荧光性质（英文）

合成并通过单晶X射线衍射、元素分析及红外光谱表征了配合物[Cu_2(L)_2Br_2]·CH_3OH(1)和[Zn_2(L)_2(CH_3COO)_2]·2CH_3OH(2)的结构(HL为3-乙基-2-乙酰吡嗪缩4-苯基氨基脲)。单晶衍射结果表明,配合物1中,中心Cu(Ⅱ)离子与来自1个三齿缩氨基脲配体阴离子和2个μ2-桥联的溴离子配位,拥有扭曲的四方锥配位构型。配合物2中Zn(Ⅱ)离子配位构型与配合物1中Cu(Ⅱ)离子的相同,周围的供体原子为N_2O_3。配合物2中的2个醋酸根的配位模式不尽相同,其中一个为μ-OCO双齿桥联,另外一个为μ-O单齿桥联。甲醇溶液中,配合物1和2的荧光发射峰与配体HL相似。     

利用碳氢键活化合成钴的钳式配合物及其性质研究（英文）

利用CoMe(PMe3)4或者CoMe3(PMe3)3与[PCP]-钳式配体,[Ph2P(ortho-C6H4)]2CH2(1),室温下反应,在实现碳氢键活化的同时,合成了钴的钳式配合物[PCP]Co(I)(PMe3)(2).配合物2与卤代烃C6Cl6,EtBr,n-BuBr以及CH3I反应,分别生成了单电子氧化加成产物3~5,[PCP]Co(II)X(PMe3)[X=Cl(3),Br(4),I(5)].X射线衍射分析测定了配合物2~6的结构.     

酰腙配体双氧基钼(Ⅵ)配合物的合成、晶体结构和催化氧化性能（英文）

合成了2个新的单核双氧基钼(Ⅵ)配合物,其分子式通式为[Mo O2L(Me OH)],其中L1和L2分别是N′-(3-溴-2-羟基苯亚甲基)-3,5-二甲氧基苯甲酰肼和N′-(5-溴-2-羟基苯亚甲基)异烟肼的二价阴离子,通过理化手段、光谱方法以及单晶X射线衍射表征了它们的结构。配合物1以单斜晶系P21/n空间群结晶,其晶体学参数a=0.848 98(3)nm,b=2.275 4(1)nm,c=1.069 82(5)nm,β=109.108(1)°,V=1.952 8(1)nm3,Z=4,R1=0.036 7,w R2=0.084 0,S=1.027。配合物2以三斜晶系P1空间群结晶,其晶体学参数a=0.655 05(9)nm,b=1.076 63(7)nm,c=1.303 3(1)nm,α=67.383(2)°,β=84.264(1)°,γ=76.195(2)°,V=0.823 9(1)nm3,Z=2,R1=0.071 3,w R2=0.151 0,S=1.004。X射线分析表明2个配合物中的Mo原子都采取八面体配位构型,配位原子分别来自酰腙配体的NO2给体基团和甲醇氧原子。催化实验表明2个配合物都是有效的烯烃氧化催化剂。     

咔唑桥连NCN齿形钯配合物催化的唑类C—H键直接芳基化反应（英文）

基于咔唑的强给电子能力合成了一种对空气稳定的齿形钯配合物催化剂(C1～C6).这种钯催化剂可高效催化唑类和溴代芳烃的直接芳基化反应,在空气条件下,碳酸钾为碱,无需其他添加剂,即取得了较好的催化活性与底物普适性.在相对温和的条件和催化剂用量为0.5mol%时,即可实现噻唑与溴代芳烃直接芳基化反应顺利进行.值得一提的是,这是目前以KOAc为碱的反应体系中,反应活性最高的催化体系.     

配体取代基对三羰基铼配合物光催化还原CO2的影响

设计并合成了四种联吡啶配体上共价修饰不同取代基的三羰基铼配合物fac-Re(L)(CO)₃Cl: 即取代基分别为甲基(Re-Me)、羧基(Re-Ac)、季铵盐(Re-Qa)以及咪唑盐(Re-Im)的铼配合物, 化合物的结构均经过核磁氢谱、质谱以及红外光谱的确认, 测定了四种配合物第一和第二还原电位. 分别以该系列铼配合物为催化剂和光敏剂、三乙醇胺为电子牺牲体构建了均相可见光催化还原CO₂体系, 配体上取代基对催化剂的催化效果有显著的影响, 催化活性Re-Qa> Re-Ac≈Re-Me> Re-Im. 不同实验条件下四种催化剂的吸收光谱随时间变化研究表明, 铼配合物的催化效果和其在催化过程中的失活速率密切相关, 其变化趋势与催化剂失活速率一致, 催化剂的失活发生在催化剂得到一个电子后的单电子还原态中间体(One-electron reduced species, OER). 瞬态吸收光谱检测到了催化过程中的OER的生成, 证实光催化还原CO₂过程通过生成OER中间体进行的.