苄基咪唑氯镍酸盐的合成、结构及催化醛醇酯化反应活性研究

合成了三种苄基咪唑氯镍酸盐,通过红外光谱、元素分析、1H NMR以及X-射线单晶衍射对其进行结构表征,并研究了其在醛醇酯化反应中的催化活性。结果表明,在优化条件下,苄基咪唑氯镍酸盐对醛醇酯化反应有着较好的催化活性,以1,3-二(4-甲基苄基)咪唑鎓氯镍酸盐为催化剂,通过一步氧化酯化路线可以有效地催化氧化苯甲醛进行酯化反应,产率为80%。     

苄基咪唑氯镍酸盐的合成,结构及催化醛醇酯化

合成了三种苄基咪唑氯镍酸盐,通过红外光谱、元素分析、核磁共振(1H NMR)以及X-射线单晶衍射对其结构进行了表征,并研究了其在醛醇酯化反应中的催化活性。催化研究结果表明,在优化条件下,苄基咪唑氯镍酸盐对醛醇酯化反应有着较好的催化活性,以对甲基苄基咪唑氯镍酸盐为催化剂,通过一步氧化酯化路线可以有效地催化氧化苯甲醛进行酯化反应,产率为80 %。     

WCl_4(OR)_2Al(i-Bu)_3体系合成1,2-聚丁二烯的研究

分析了五种醇与WCl_6在室温下交换反应产物氯含量,表明产物中W:Cl=1:4,故产物可写为WCl_4(OR)_2。以WCl_4(OR)_2-Al(i-Bu)_3为催化体系,在加氢汽油溶剂中可使丁二烯聚合,得到1,2-链节含量在80％,全同立构体在60％以上的聚合物。几种醇中,以n-C_(10)H_(21)OH交换产物的催化活性最高。各种聚合条件的改变,对聚合物微观结构及分子量分布影响不明显。     

基于绿色化学理念的苯甲醛与安息香的相互转化

为了在基础教学实验中引入绿色化学理念以及强化氧化还原反应操作,本文设计了苯甲醛和安息香的相互转化实验:以苯甲醛为原料经维生素B1催化得到安息香,再用硼氢化钠还原安息香得到二苯乙二醇,二苯乙二醇用新型绿色催化剂NaMnOx氧化回到苯甲醛。通过氢核磁共振(1H NMR)对氧化还原反应的产物结构进行了鉴定,液相色谱分析结果表明氧化反应转化率达到90%以上。通过这一循环转化反应的实现,一方面树立了学生的绿色化学理念,另一方面加强了氧化及还原反应的操作训练,在进一步锻炼学生实验能力的同时,使其对化学反应的认知与评价更加完整。     

Ti(OR)4类化合物与一些醇及其衍生物交换反应的规律

我们在探讨Sharpless不对称环氧化反应机理,提高水溶性环氧醇产率,以及改进杂氮钛三环化合物合成方法的工作中,遇到了Ti(OR)_4类化合物与一些醇及其衍生物的配体交换反应。找出这类反应的规律,将有助手以上问题的研究。     

对异丙基苯甲醛的合成研究

以对异丙基苯甲酸为原料经酯化、还原、氧化反应合成了对异丙基苯甲醛。其中催化剂DMF加快了酯化反应速率,质子缓释剂乙醇的加入使得还原产率提高了34.5%,当以浓硫酸为质子缓释剂时,对异丙基苯甲酸可被直接还原为醇,氧化剂KMnO_4-CuSO_4·5H_2O以KMnO_4含量为50%最佳。合成方法相对安全环保,产品纯度达到了98.6%,总产率达到了73.8%(以对异丙基苯甲酸计)。目标化合物和中间产物通过~1H NMR表征。     

分子筛担载过渡金属氧化物催化剂的光氧化水产氧研究

在Ru(bpy)_3~(2+)/Co(NH_3)_5Cl~(2+)酸性水溶液(NaAc/HAc)中,以钨溴灯为光源,Na-Y型分子筛担载的过渡金属氧化物催化剂对光氧化水产氧反应具有较高的催化活性。当二元混合使用时,产氧量达5ml/h以上,氧产率为69％以上;低浓度催化剂用量时,比产氧速率最高达17.9O_2ml/h-mM金属。三元混合使用效果更佳,放氧量超过6ml/h,氧产率达92.9％。     

在甲苯选择性氧化反应条件下铁钼催化剂的物化性能

采用原位穆斯堡尔谱、XRD、XPS、IR和UVDRS等对Fe/Mo=0.67的Fe_2(MoO_4)_3和Fe/Mo=0.29的Fe_2(MoO_4)_3-4MoO_3样品进行了研究。实验结果表明,在甲苯氧化反应条件下,样品中一部分Fe_2(MoO_4)_3相还原为β-FeMoO_4。在反应温度(450℃)下通空气氧化,生成的β-FeMoO_4又氧化为Fe_2(MoO_4)_3。在甲苯选择性氧化中,易还原为β-FeMoO_4的样品,其甲苯选择性氧化活性较高。样品中的Fe~(3+)起着稳定Mo~(6+)的作用而Fe~(3+)还原为Fe~(2+)。在氧的作用下,Fe~(2+)再氧化为Fe~(3+),并使表面上吸附的氧转化为晶格氧。Fe_2(MoO_4)_3中的Mo~(6+)吸附甲苯分子,反应时,钼酸铁的表面晶格氧和甲苯反应使之生成苯甲醛和水。     

钛钨改性HMS的合成及催化氧化苯甲醇合成苯甲醛

通过改变硅钛摩尔比和硅钨摩尔比合成了Ti-HMS和Ti/W-HMS型分子筛,并进行了NH3-TPD测试分析. 结果表明,当n(Si)∶ n(Ti)=30∶ 1、n(Si)∶ n(W)=400∶ 1时,分子筛的酸量最大. 利用上述不同HMS为催化剂,ω(H2O2)=30%的H2O2水溶液为氧化剂,在无有机溶剂及相转移催化剂条件下,氧化苯甲醇制备苯甲醛. 结果表明,Ti/W-HMS可选择性氧化苯甲醇制备苯甲醛;催化剂的酸量和酸强度越大,越有利于提高催化活性和选择性. 利用Ti(30)/W(400)-HMS为催化剂,当n(醇)∶ n(H2O2)=1∶ 2、ω(催化剂)=4%、反应时间为5 h时,苯甲醇的转化率和苯甲醛的选择性分别为72.6%、96.9%. 催化剂重复使用4次后,苯甲醇的转化率和苯甲醛的选择性分别为63.2%、89.1%.     

电催化氧化制备苯甲醛的研究

在超声波槽中电生成纳米金属氧化物,继而以MnO2/Mn2 或金属氧化物氧化还原电对作为媒介,电催化氧化合成苯甲醛.实验表明,电流效率和苯甲醛的产率在超声的参与下有明显的提高,优化了超声电解的条件.在较高温度下反应时,有利于提高生成苯甲醛的电流效率.反应选择性较高,苯甲醛产率可达88.9%.     

(Cp_2Ti)_2AlH_4CH_3,(Cp_2Ti)_2AlH_4Cl和(Cp_2Ti)_2AlH_4BH_4配合物的电子结构和催化活性

本文用CNDO方法研究了配合物(Cp_2Ti)_2AlH_4CH_3(Ⅰ),(Cp_2Ti)_2AlH_4Cl(Ⅱ)和(Cp_2Ti)_2AlH_4BH_4(Ⅲ)的电子结构和其催化活性的关系。结果表明,从Ⅰ到Ⅲ,随着Ⅹ吸电子能力增加,HOMO能量、在HOMO中氢桥骨架(Ti(μ-H)_2AlX(μ-H)_2Ti)成分、Al原子的电荷密度以及在LUMO中Ti原子成分均依次下降,但Ti—H键级依次上升,这些与在烯烃加氢和烯烃异构化反应中,Ⅰ的催化活性最强,Ⅱ其次,Ⅲ最弱这一实验结果相符。     

4-羟基-5，8-二甲氧基-萘-2-甲醛的合成

以2,5-二甲氧基苯甲醛为起始原料合成出了软毛柿木中分离到的天然产物4-羟基-5,8-二甲氧基-萘-2-甲醛,原料经过Stobbe缩合,环化,还原,氧化四步生成产物,并对醇选择性氧化成醛的过程进行了详细的研究．整个合成总的产率为32．2％．     

N-羟基马来酰亚胺-苯乙烯共聚物催化苯甲醇氧化的研究

本文合成了N-羟基马来酰亚胺与苯乙烯共聚物P(HOMI/St),并以P(HOMI/St)/Co(Ⅱ)催化分子氧氧化苯甲醇制备苯甲醛,考察了反应温度、P(HOMI/St)用量、氧气压力等因素对反应的影响。实验表明,在优化条件下,苯甲醛的产率可达26%。催化剂重复使用4次,仍保持良好的催化活性。     

苯甲醛在光催化反应中氧化还原选择性的理论研究

采用密度泛函理论方法在M06-2X/6-311G^*水平上模拟了不同反应条件下, TiO₂对苯甲醛的光催化还原和氧化的反应. 计算结果表明, 苯甲醛的光催化还原和氧化反应均可在常温下发生; 在缺氧但有乙醇存在的条件下, 乙醇分子可与氧化性物质发生反应, 生成醇自由基, 苯甲醛主要发生光催化还原反应生成苯甲醇; 在有氧气但无乙醇存在条件下, 还原性的光生电子被氧气捕获, 避免了苯甲醛被还原, 主要发生光催化氧化反应生成苯甲酸.     

苄基醚选择性间接电氧化的研究

以Mn(Ⅲ) / Mn(Ⅱ)为 间接氧化还原体系研究苄基醚的氧化. 实验结果表明该体系能高产率选择性地氧化苄基醚为 苯甲醛和相应的醇. 阳极液中Mn(Ⅱ)可以循环使用.     

纳米尺度氧化石墨烯层作为高效碳催化剂用于苄醇与芳香醛的绿色氧化

合成了纳米尺度氧化石墨烯(NGO)层,用作碳催化剂高效催化苄醇与芳香醛的氧化反应.对于醇氧化反应,当80℃时H2O2存在下,NGOs(20 wt％)可高效催化醇选择性生成醛,其反应速率和产率取决于醇上取代基的性质.对于4-硝基苄醇,反应24 h后,只有10％可转换为相应羧酸.相反,4-甲氧基苄醇和二苯基甲醇分别反应仅9和3h则可完全转化为对应的羧酸和酮.NGO碳催化剂上芳香醛氧化速率高于醇氧化速率.对于所有的醛,采用7 wt％ NGO作催化剂,在70℃反应2-3 h后,就可完全转化为相应羧酸.我们讨论了NGO催化剂结构对苄醇和芳香醛氧化反应影响的可能机理.     

丙烯选择氧化铋钼铁复氧化物催化剂组成,结构及性能的研究

采用XRD、Raman、XPS及催化剂性能评价等手段,考察了Bi_3(FeO_4)(MoO_4)_2和Fe_2(MoO_4)_3分别存在及两者共存时对Bi-Mo复氧化物体系催化性能的影响.结果表明,这两种含Fe物种的存在都有助于改善Bi-Mo系复氧化物催化剂对丙烯选择氧化反应的催化性能.但两者在作用机理上有所不同.Fe_2(MoO_4)_3本身无催化活性,但在反应条件下可部分还原为FeMoO_4形成Fe~(3+)/Fe~(2+)氧化还原对;且其地结构上与α-Bi_2(MoO_4)_3相匹配,这些因素都有助于促进催化体系中电子和氧物种的传递及催化剂表面活性中心的再生,从而提高催化性能.Bi_3(FeO_4)(MoO_4)_2在反应条件下也可形成Fe~(3+)/Fe~(2+)氧化还原对,但由于其Fe~(3-)所处的化学环境与Fe_2(MoO_4)_3很不相同,且Fe的含量也不及Fe_2(MoO_4)_3,因此它在促进催化体系中电子和氧物种的传递及催化剂表面活性中心的再生等方面的性能较差,但它对提高催化剂表面的活性中心(Bi-Mo对)数目有贡献.     

CeO2-TiO2复合氧化物的制备、表征及其对CO氧化的催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了一系列不同n(Ce)/n(Ti)的CeO2-TiO2复合氧化物,对复合氧化物的物相结构、形貌特征、比表面积和氧化还原性质进行了表征,并考察了复合氧化物对CO氧化反应的催化性能.结果表明,n(Ce)/n(Ti)>0.10时,复合氧化物为无定形结构;n(Ce)/n(Ti)=0.10~0.30时,复合氧化物失去CeO2和TiO2各自的特征,形成CeO2-TiO2固溶体,具有较大的比表面积.CeO2-TiO2复合氧化物本身对CO氧化反应的催化活性不如TiO2或CeO2的高,但Pd/CeO2-TiO2比Pd/TiO2或Pd/CeO2具有更高的催化活性.     

金属卟啉/MgAl水滑石催化醇选择性氧化制备羰基化合物

将MgAl水滑石引入到金属四苯基卟啉(MTPPs,M=Co,Fe,Mn,Ni)催化氧化体系中,实现了醇的选择性氧化。 结果表明,在分子氧/异丁醛体系中,CoTPP在苯甲醇氧化制苯甲醛反应中表现出优异的催化活性,MgAl水滑石添加剂可有效地提高醛的选择性。 在苯甲醇1 mmol、乙腈2 mL、CoTPP 5 mg、MgAl水滑石18 mg、异丁醛5 mmol、反应温度60 ℃、氧气气氛下反应2 h,苯甲醇的转化率和苯甲醛的选择性分别达到94%和92%。 另外,此催化体系在其它醇类化合物的氧化反应中也具有较好催化活性。     

钛醇盐电化学合成的研究

采用钛金属为“牺牲”阳极,首次在无隔膜电解槽中,电化学一步法制备了纳米TiO~2前驱体钛醇盐Ti(OEt)~4,Ti(OPr-i)~4,Ti(OBu)~4。产物通过元素分析、红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱进行表征。电化学一步法直接制备纳米材料前驱体钛醇盐,克服了传统化学方法合成金属醇盐步骤多、产率低、纯度达不到要求及后续分离繁琐等缺点。本文同时讨论了影响电合成钛醇盐的关键因素及可能的反应机理,实验表明钛在醇溶液中呈点蚀行为,钛醇盐卤化物Ti(Ⅲ)(OR)~nBr~m在阳极形成,然后被氧化为Ti(Ⅳ)(OR)~nBr~m,这种物质在阴极上ROH参与下被还原生成钛醇盐Ti(OR)~4,钛阳极表面拉曼光谱证实了上述观点。防止阳极钝化,温度控制在50～60℃之间,彩有机胺溴化物为导电盐,可以提高电合成收率。