一种新型固体酸的制备及其在二(1-萘)甲烷加氢裂解中的催化性能（英文）

煤直接液化制取轻质燃料油和重要化学品是实现煤炭资源高效洁净利用的有效途径.煤液化的关键是在适当的温度、氢压、溶剂和催化剂存在的条件下,通过加氢裂解反应使连接煤中有机质大分子结构单元的较弱的桥键断裂生成可作为液体燃料的有机小分子,经后续的精细分离得到高附加值有机化学品和制备高性能炭材料前驱体,进而实现煤炭资源的高效利用.传统的煤液化工艺反应条件苛刻,需要高温和高氢压,导致能耗大和设备成本较高.酸性催化剂可使煤结构中的桥键在远低于煤热解反应的温度下断裂,并可有效除去煤中的杂原子,大幅提高液化油收率,因此酸性催化剂得到许多研究者关注.液体酸,如三氟甲磺酸、氟硼酸以及金属卤化物熔盐等均相酸性催化剂是煤液化工艺中常用的催化剂.虽然这些催化剂具有催化效率高和不易失活等优点,但大多数均相催化剂难以回收和再生,生产成本高,设备腐蚀性大,环境污染严重,因此在实际应用中受到限制.固体酸是具有广泛工业应用前景的环境友好催化剂,因而对固体酸的研究具有重要意义.本研究将液体三氟甲磺酸(TFMSA)通过浸渍吸附法负载到酸化的凹凸棒土(ATA)上制备了一种新型固体酸催化剂TFMSA/ATA,并在相同条件下制备了TFMSA/g-Al_2O_3和TFMSA/ZSM-5作为对比.对TFMSA/ATA进行了透射电镜、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射、N~2吸附以及NH_3程序升温脱附表征.结果表明,TFMSA有效负载于ATA载体表面及孔隙中,未发现明显的团聚,载体与活性组分之间存在较强的相互作用;另外,TFMSA/ATA上出现超强酸位点,说明TFMSA/ATA具有超强酸性.以二(1-萘)甲烷加氢裂解作为探针反应考察了TFMSA/ATA对C_(ar)–C_(alk)桥键断裂的催化活性.结果表明,二(1-萘)甲烷在N_2气氛和甲醇溶剂中选择性地加氢裂解,仅得到萘和1-甲基萘,未检测到加氢产物,且产物萘的收率明显高于1-甲基萘的收率,说明TFMSA/ATA对二(1-萘)甲烷选择性加氢裂解和由此产生的1-甲基萘脱甲基反应有显著的促进作用.在相同反应条件下,TFMSA/ATA的活性明显高于TFMSA/g-Al_2O_3和TFMSA/ZSM-5,这是由于TFMSA/ATA较大的比表面积以及载体ATA与活性组分TFMSA之间存在较强的相互作用有利于催化剂释放质子.由催化剂释放的质子优先进攻二(1-萘)甲烷中的取代位导致C_(ar)–C_(alk)键断裂是二(1-萘)甲烷加氢裂解的关键步骤.催化剂循环实验表明,TFMSA/ATA在循环使用4次后仍具有较高的催化活性,使用后催化剂酸性没有明显降低,说明TFMSA/ATA具有良好的稳定性.     

联萘衍生物的NMR表征Ⅱ.2,2′-(3,4-四酸二酐)二苯甲酰氧基-1,1′联萘

用一维 1HNMR、13CNMR方法研究了2,2′-(3,4 -四酸二酐)二苯甲酰氧基 -1,1′联萘的结构 ,并通过二维1H - 1H同核相关、13C - 1H异核相关及13C - 1H异核远程相关谱进一步地确定其1H谱和13C谱中各谱峰的归属 ,为同类化合物的表征提供了依据。     

联萘衍生物的N M R表征Ⅱ.2,2＇-(3,4-四酸二酐)二苯甲酰氧基-1,1＇联萘

用一维1HNMR、13CNMR方法研究了 2,2＇-(3,4-四酸二酐)二苯甲酰氧基-1,1＇联萘的结构,并通过二维1H-1H同核相关、13C-1HH异核相关及13C-1H异核远程相关谱进一步地确定其1H谱和13C谱中各谱峰的归属,为同类化合物的表征提供了依据.     

三氯化铝催化1,1,2,2-四甲基-1,2-二氯二硅烷的裂解机理研究

采用DFT和MP2方法对1,1,2,2-四甲基-1,2-二氯二硅烷的催化裂解机理进行了研究. 结果表明, 催化剂三氯化铝先与二硅烷反应, 生成中间产物后再与裂解气三氯甲烷作用并生成产物. 反应分3步进行, 各步活化能分别为: 152.543, 79.322和128.889 kJ•mol^－1. 速控步为第一步反应, 3步的焓变分别为: 83.785, －275.771和－120.712 kJ•mol^－1, 总焓变为－312.698 kJ•mol^－1, 即为放热的. 反应的标准摩尔吉布斯自由能为－306.462 kJ•mol^－1, 裂解反应的平衡常数 ＝4.9295×10⁵³, 在常温常压下反应的理论产率较高, 与实验结果一致.     

1-硅萘和2-硅萘二聚反应的比较理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法在B3LYP/6-311G**水平研究了1-硅萘和2-硅萘[2+2]及[4+2]二聚反应的微观机理、势能剖面,考察了苯溶剂对反应势能剖面的影响.计算结果表明,[2+2]二聚反应为同步的协同反应,而[4+2]二聚反应以协同但非同步的方式进行.1-硅萘的[2+2]反应与2-硅萘的[2+2]反应在热力学和动力学上很接近,但它们的[4+2]反应则有较大不同.在1-硅萘的二聚反应中,[4+2]反应在热力学和动力学上都比[2+2]反应容易进行;但在2-硅萘的二聚反应中,反而是[2+2]反应容易进行.苯溶剂对所研究反应的势能剖面影响不大.     

新型荧光试剂1,5-二(4,6-二氯三嗪)-氨基萘与酪氨酸相互作用

合成了一种新型三嗪荧光探针1,5-二(4,6-二氯三嗪)-氨基萘并利用元素分析、IR和核磁共振谱进行了表征。在pH=12.0的柠檬酸钠-NaOH缓冲溶液中,与酪氨酸在35℃下反应30 min后,λex/λem=400 nm/465 nm处,1,5-二(4,6-二氯三嗪)-氨基萘与酪氨酸反应使体系的荧光强度增强,且增强的荧光强度与酪氨酸的浓度成正比,依此建立了一种测定酪氨酸的新方法。测定的线性范围是1.1×10-7~1.1×10-5mol/L,检出限为6.8×10-8mol/L。该方法成功用于测定人尿和血清样品中的酪氨酸。     

不同拓扑结构分子筛催化1-甲萘异构化-烷基转移耦合反应性能对比

以1-甲萘和均三甲苯为原料经固体酸催化的异构化-烷基转移耦合反应制备2-甲萘及二甲基萘。对MWW、BEA、FAU、MFI拓扑结构分子筛的催化性能进行对比研究,对反应机理进行探讨。采用XRD、BET、SEM、NH_3-TPD、PyFTIR及ICP等方法对催化剂结构物性进行了表征。与具有十元环特征孔道的MFI分子筛相比,具有十二元环特征孔道的MWW、BEA、FAU分子筛表现出更好的催化活性。BEA结构分子筛具有较高的二甲基萘选择性,而MWW结构分子筛具有较高的2-甲萘选择性并表现出优异的催化稳定性。在MWW结构分子筛中,HMCM-22的1-甲萘转化率达到70.27%,2-甲萘收率达到66.69%。而HMCM-56上则同时获得35.74%的2-甲萘收率和19.00%的二甲基萘收率。该研究为以中国丰富的碳十资源为原料制备高端聚酯单体2,6-二甲基萘开辟了颇具潜力的技术路线。     

新型酰基供体用于酶法动力学拆分制备(R)-1-(2-萘基)乙胺的研究

首次成功实现了光学纯(R)-1-(2-萘基)乙胺的高效酶法动力学拆分制备,考察了脂肪酶种类、溶剂、酰基供体、底物浓度、反应温度等对拆分效果的影响,发现新型酰基供体——正戊酸对氯苯酯能够很好地抑制非酶促自催化酰胺化效应.在甲苯溶剂中,底物浓度300 mmol/L,40℃条件下,采用该供体在脂肪酶Novozym 435催化下,动力学拆分反应8 h转化率达到理论最佳值50%,eep>99%.     

1,4-双(9-O-奎宁)-2,3-二氮杂萘的合成及其在烯烃不对称二羟基化反应中的应用

通过改进的文献方法制备1,4-双(9-O-奎宁)-2,3-二氮杂萘[(QN)₂PHAL].在碱性条件下,奎宁与1,4-二氯-2,3-二氮杂萘之间的亲核取代反应以72%的化学产率生成(QN)₂PHAL.在4种烯烃的不对称二羟基化反应中,(QN)₂PHAL表现出很高的对映选择性(83%～92%e.e.)和催化活性(产率83%～93%).     

甲基膦酸二（1—甲庚）酯萃取钪的机理

本文研究了甲基膦酸二(1-甲庚)酯(简称P350)的正庚烷溶液从盐酸溶液中萃取钪(Ⅲ)、HCl和H_2O的机理。用斜率法确定了萃合物的组成为SoCl_3·3P350和3HCl·2H_2O·3P350。讨论了水相酸度、萃取剂浓度、温度对萃取平衡的影响,计算了反应的浓度平衡常数及热力学函数。研究了萃合物的红外光谱。     

稻壳炭基固体酸催化剂的制备及其催化酯化反应性能

以热解稻壳炭为原料, 浓硫酸为磺化剂制备了固体酸催化剂. 采用X射线衍射、X射线光电子能谱、元素分析、孔结构分析和热重-质谱联用等手段对其进行了表征. 以油酸和甲醇的酯化为探针反应, 考察了磺化温度和时间对催化剂活性的影响, 探讨了反应条件对油酸转化率的影响, 并对所制催化剂的稳定性进行了研究. 结果表明, 制备该催化剂的适宜磺化温度和时间分别为90℃和0.25 h, 在该条件下制得的催化剂为无定形碳结构, 磺酸基密度为0.7 mmol/g. 该催化剂表现出较高的催化酯化反应活性, 在催化剂用量为5%、甲醇/油酸摩尔比为4、酯化温度和时间分别为110℃和2 h的条件下, 油酸的酯化率可达98.7%. 该催化剂具有较好的稳定性, 经7次连续反应后, 油酸的酯化率仍可达96.0%.     

萘乙二胺法测定色氨酸及应用于DL-色氨酸拆分过程

在酸性条件下,萘乙二胺与色氨酸形成偶氮化合物,最大吸收波长在545nm处。100倍的丝氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、精氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸及10倍底物N-乙酰-色氨酸均不干扰显色,甲硫氨酸对显色影响较大,相对误差达到23.9%;拆分过程所需的钴离子和10倍量的酶蛋白对显色反应也没有影响,相对误差可控制在10%以内。采用萘乙二胺法检测色氨酸更适合于色氨酸拆分过程的检测,便于控制拆分过程。     

N-(1-萘基)琥珀酰亚胺玻璃态的晶化

采用X射线粉末衍射(XRD)和差示扫描量热分析(DSC)方法, 跟踪研究了N-(1-萘基)琥珀酰亚胺的液氮淬冷样品在室温(25 益)即在玻璃化转变温度以下的冷结晶行为. DSC和XRD的结果一致表明, 其冷结晶动力学曲线与熔融结晶完全不同, 呈现出“快-慢-快的三阶段增长趋势, 这一结果可以用低密度界面区成核和体积收缩效应给予解释.     

N-(1-萘基)琥珀酰亚胺分子间相互作用的计算机模拟

对分子间相互作用比较复杂的N-(1-萘基)琥珀酰亚胺进行理论计算时, 提出了将溶液构建和随机构象搜索相结合的多分子相互作用体系构建方法, 可以简单而准确地得到二聚体和三聚体结构, 其中二聚体结构和采用分子对接方法得到的结果完全一致. 经密度泛函理论计算, 得到了在真空条件下二聚体结构的最低能量构象. 对较大体系的三聚体结构采用高精度分子力学进行了理论计算. 通过分子间相互作用对分子构象的影响讨论了溶液结晶过程中N-(1-萘基)琥珀酰亚胺分子构象变化, 为该化合物结晶机理的深入研究提供重要依据.     

Selective synthesis of di(propen-1-yl)sulfone and di(propen-1-yl)sulfoxide

Convenient selective methods of synthesis of the title compounds, based on oxidation of di(propen-1-yl)sulfide with 30% H₂O₂, have been developed.Institute of Organic Chemistry, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 664033 Irkutsk. Translated from Izvestiya Akademii Nauk, Seriya Khimicheskaya, No. 3, pp. 675–679, March, 1992.     

Ternary Cu(II) complexes involving N-(1-naphthyl)ethylenediamine, ethylenediamine (N-N donors) and a series of amino acids (N-O? donors)

The dissociation constants for N-(l-naphthyl)ethylenediamine (NEN) and the formation constants for binary (ML) and ternary metal complexes (MLA), where M = Cu(II), L = alanine, phenylalanine, tryptophan, lysine, arginine, serine, threonine, aspartic acid or histidine and A = NEN or ethylenediamine (EN) have been determined by pH titrations and are reported at 35°C (gm = 0.2 M KNO₃). The relative stability of the ternary complexes are discussed in terms of statistical effects and the nature of ligands in the coordination sphere of the metal ion.     

Solid phase extraction of zinc(II) using a PVC-based polymer inclusion membrane with di(2-ethylhexyl)phosphoric acid (D2EHPA) as the carrier

A polymer inclusion membrane (PIM) is reported consisting of 45% (m/m) di(2-ethylhexyl)phosphoric acid (D2EHPA) immobilized in poly(vinyl chloride) (PVC) for use as a solid phase absorbent for selectively extracting Zn(II) from aqueous solutions in the presence of Cd(II), Co(II), Cu(II), Ni(II) and Fe(II). Interference from Fe(III) in the sample is eliminated by precipitation with orthophosphate prior to the extraction of Zn(II). Studies using a dual compartment transport cell have shown that the Zn(II) flux (2.58 × 10⁻⁶ mol m⁻² s⁻¹) is comparable to that observed for supported liquid membranes. The stoichiometry of the extracted complex is shown to be ZnR₂·HR, where R is the D2EHPA anion.     

Flow-injection catalytic spectrophotometic determination of molybdenum(VI) in plants using bromate oxidative coupling of p-hydrazinobensenesulfonic acid with N-(1-naphthyl)ethylenediamine

A novel flow-injection spectrophotometry has been developed for the determination of molybdenum(VI) at nanograms per milliliter levels. The method is based on the catalytic effect of molybdenum(VI) on the bromate oxidative coupling of p-hydrazinobenzenesulfonic acid with N-(1-naphthyl)ethylenediamine to form an azo dye (λ_max = 530 nm). Chromotropic acid (4,5-dihydroxy-2,7-naphthalenedisulfonic acid) acted as an effective activator for the molybdenum(VI)-catalyzed reaction and increased the sensitivity of the method. The reaction was monitored by measuring the change in absorbance of the dye produced. The proposed method allowed the determination of molybdenum(VI) in the range 1.0-20 ng mL⁻¹ with sample throughput of 15 h⁻¹. The limit of detection was 0.5 ng mL⁻¹ and a relative standard deviation for 10 ng mL⁻¹ molybdenum(VI) (n = 10) was 2.5%. The interfering ions were eliminated by using the combination of a masking agent and on-line minicolumn packed with cation exchanger. The present method was successfully applied to the determination of molybdenum(VI) in plant foodstuffs.     

Syntheses,crystal structures and properties of two cadmium coordination polymers containing bis (2-methylimidazol-1-yl)methane(2-mBIM) and bis (imidazol-1-yl)methane (BIM) ligands

Coordination polymers, {[Cd(2-mBIM)₃](ClO₄)₂} _n (1) and [Cd(BIM)₂(NO₃)₂] _n (2), have been prepared from the reaction of bis(2-methylimidazol-1-yl)methane(2-mBIM) with Cd(ClO₄)₂ and bis(imidazol-1-yl)methane (BIM) with Cd(NO₃)₂ in ethanol and water, respectively. Their structures were characterized by single crystal X-ray diffraction and IR spectroscopy. Compound 1 crystallizes in the rhombohedral space group R-3c with a = b = 12.3617(5) Å, c = 38.896(3) Å, γ = 120°, V = 5147.5(5) ų, z = 6. The Cd^II occupies a crystallographic inversion center and is coordinated by six N atoms from six distinct 2-mBIM ligands to form a slightly distorted octahedral geometry. Each 2-mBIM is coordinated to two Cd^II cations, linking alternatively four Cd^II cations, resulting in a 32-membered M₄L₄ macrometallacycle. Compound 2 crystallizes in the monoclinic space group C2/m with a = 14.400(3) Å, b = 9.3894(18) Å, c = 8.6926(17) Å, β = 123.499(2)°, V = 980.1(3) ų, z = 2. The Cd coordinates to four nitrogen atoms from four different BIM and two nitrates to form a slightly distorted octahedral geometry. The BIM ligands bridge to form a 1-D infinite double-bridged chain structure with 16-membered M₂L₂ macrometallacyclic structural units.