树枝状聚酰胺胺负载TEMPO的合成及其催化分子氧氧化醇的性能

以乙二胺和丙烯酸甲酯为原料,经过重复Michael和酯氨解反应,制备出二代(2.0 G)树枝状聚酰胺胺(PAMAM).PAMAM与2,2,6,6-四甲基哌啶酮氮氧自由基经缩合、还原将PAMAM与2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基(TEMPO)键连,得到PAMAM负载的TEMPO(PAMAM-TEMPO).采用1H NMR、13C NMR以及FT-IR等手段对中间体及最终产物进行了表征.将PAMAM-TEMPO与CuBr2以及2,2-联吡啶结合构成催化体系,用于分子氧为氧化剂的醇的选择性氧化反应,结果表明该体系对苄基以及烯丙基伯醇的氧化显示出良好的催化活性和选择性.结果还证明,TEMPO的负载使氧化产物醛很容易与催化体系分离,而且催化剂可以循环使用.     

链接基团对固载手性Salen Mn(m)催化不对称环氧化反应的影响

制备了二胺和二酚修饰的晶态有机聚合物-无机杂化载体低聚苯乙烯基膦酸-膦酸氢锆(LCZSPP)轴向固载手性Salen Mn(Ⅲ)催化剂,将其应用于非官能烯烃的多相不对称环氧化反应.研究了两类轴向连接基团及助催化剂在催化不对称环氧化反应中的影响.结果表明,通过二胺为链接基团固载的催化剂在加入轴向助剂(NMO)的情况下,转化率和对映选择性都有较大提高.然而,与文献报道相反,二酚固载的催化剂在不添加轴向助剂的情况下,转化率和对映选择性都比添加轴向助剂有明显提高.此外,制备的固载催化剂可以很容易从反应体系中分离出来,并且在重复使用10次以上后,催化活性和对映选择性都没有明显的降低.     

低碳烷烃氧化脱氢制烯烃非金属催化体系研究进展

低碳烯烃是化学工业的重要原料,通过脱氢反应将低碳烷烃转化为同碳数的烯烃是烷烃高值化利用和烯烃原料多元化的重要途径.烷烃氧化脱氢制烯烃的反应具有不受反应平衡限制、无积炭、反应温度低等优点,一直是研究的热点.传统的金属氧化物具有较好的催化剂活性,但容易造成烯烃的过度氧化而导致烯烃选择性低.硼基催化剂作为一种新型非金属催化剂,表现出显著不同于金属氧化物催化剂的反应特性.六方氮化硼(hBN)被首次报道在丙烷氧化脱氢反应展现高活性,随后系列硼化物(SiB_6、CB_4等)以及负载型硼基催化剂相续被报道.硼催化剂显现出高的催化活性和优异的烯烃选择性,产物中几乎没有完全氧化产物CO2生成,这为选择性断裂C-H键开辟了新路径.大量的谱学以及动力学研究表明催化剂表面BOx物种为催化剂的活性位点.这种打破传统认知的非金属催化剂的催化作用在国际上已经形成一个新的研究热点.此外,非金属炭基催化剂在烷烃氧化脱氢反应中也表现出一定的活性,碳纳米管、碳纳米纤维以及纳米金刚石等炭基催化剂均被用于氧化脱氢反应.炭基催化剂中的羰/醌基被认为是催化活性位;催化剂表面的羧酸、酸酐、内酯等官能团易引起选择性的下降,通过杂原子(B、P、N)掺杂可调变催化剂表面的亲电氧物种,改善烯烃的选择性.本文主要综述了近年来非金属催化低碳烷烃氧化脱氢所涉及的催化剂体系、反应机理等研究进展,最后展望了不同催化剂体系应用于烷烃氧化脱氢反应的未来发展.     

ReOxZrO2催化甲醇一步合成二甲氧基甲烷的研究

利用负载型ReOxZrO2催化剂，将甲醇选择性氧化并一步合成二甲氧基甲烷。考察了反应时间、反应温度以及铼负载量对反应的影响。并利用N2吸附/脱附、X射线光电子能谱、氨程序升温脱附(NH3-TPD)和氢程序升温还原(H2-TPR)等手段对催化剂进行了表征。结果表明，较高的反应温度有利于提高甲醇的转化率，但对二甲氧基甲烷的选择性不利；催化剂上所负载铼的质量分数对甲醇转化率影响较大，在铼的质量分数为1.64%时转化率达到最大值25.1%；负载于ZrO2上的ReOx 具有双功能催化性质：它既可作为氧化中心氧化甲醇，在还原后又可作为酸中心催化醇醛缩合。     

可回收(S)-脯氨醇衍生物在催化查尔酮类化合物不对称环氧化反应中的催化性能研究

将以L-脯氨酸为原料合成的光学活性脯氨醇衍生物((S)-2-吡咯烷基-α,α-二(α-萘基)甲醇1),作为有机小分子催化剂,在催化8种α,β-不饱和酮的不对称环氧化反应中表现出较好的立体选择性(58.0~84.6?)和催化活性(58.0~89.7%).反应结束后,通过简单的酸碱调整,可使催化剂回收和重复使用.循环使用5次,催化剂的回收率均在93~97%之间,催化剂的催化活性和立体选择性无明显改变.     

VPO催化剂制备条件对其催化甲苯氨氧化反应性能的影响

 用浸渍法制备了负载型钒磷氧(VPO)催化剂,并以甲苯氨氧化合成苯甲腈为探针反应,考察了载体、还原剂、P/V比和V2O5负载量对催化剂性能的影响. 结果表明,大比表面积SiO2负载的VPO催化剂性能稳定,在高温下也具有较好的选择性. 采用不同还原剂制备的催化剂在反应一段时间后活性趋于一致,表明催化剂活性中心是在反应气氛下形成的. P/V比对催化剂活性和结构影响较大,P的加入破坏了V2O5的晶型结构,使磷酸盐物种从催化剂体相向表面聚集,减少了催化剂表面存在的过度氧化物种O-和O-2的数量,选择性氧化物种晶格氧(O2-)起主要氧化作用,提高了催化剂的选择性. V2O5负载量增大,催化剂活性提高,但生成苯甲腈的选择性降低. 表面单分子层覆盖的VOx可能是反应的活性位和选择性位.     

金属核及氧化铈的物理化学性质对一氧化碳氧化的影响

氧化铈独特的氧化还原性能使其适合用作氧化反应中的催化剂或载体.氧化铈负载的过渡金属纳米粒子或孤立的单原子提供了金属-载体界面,从而降低了去除界面氧原子的能耗,提供了可以参与ManVanKulvian氧化过程的活性氧物种.CO氧化是测试氧化铈负载催化剂还原性的主要探针反应,并且它常见于在相对低温下消除CO的各种应用中.在过量H2中优先氧化CO(PROX)反应可控制CO浓度达到超低水平,以防止氢氧化电催化剂中毒.催化剂在CO氧化反应中的活性和在PROX反应中对CO和H2的选择性取决于金属物种的种类和分散性、CeO2的结构和化学性质以及催化剂的合成方法.在这篇综述中,我们总结了最近发表的关于CeO2负载的金属纳米粒子和单原子催化CO氧化和PROX反应的相关工作;以及不同的负载金属和同种金属在普通CeO2表面上的反应性.我们还总结了密度泛函理论计算中提出的最可能的反应机理;并且讨论了各种负载型金属在PROX反应中影响CO氧化选择性的因素.     

磷钨酸季铵盐催化异辛醇选择性氧化反应合成异辛酸

异辛酸是一种高附加值精细化学品，在有机合成和化工生产等领域有着广泛应用。本文以季铵盐负载的磷钨酸为催化剂，H₂O₂(30%,质量分数，下同)溶液为氧化剂，催化异辛醇选择性氧化合成异辛酸，产物结构经¹H NMR、¹³C NMR和MS确证。研究讨论了季铵盐种类、反应温度、催化剂用量、H₂O₂与异辛醇物质的量之比和反应时间对反应的影响，提出了可能的催化反应机理。结果表明：四聚型磷钨酸季铵盐作为该反应的催化剂表现出最好的催化活性，在最佳反应条件下(反应温度为90℃,催化剂用量为异辛醇质量的2.5%, H₂O₂与异辛醇物质的量之比为2∶1,反应时间为10 h),异辛醇转化率为90.2%,异辛酸选择性为82.8%,催化剂可回收使用4次。     

金属核及氧化铈的物理化学性质对一氧化碳氧化的影响（英文）

氧化铈独特的氧化还原性能使其适合用作氧化反应中的催化剂或载体.氧化铈负载的过渡金属纳米粒子或孤立的单原子提供了金属-载体界面,从而降低了去除界面氧原子的能耗,提供了可以参与ManVanKulvian氧化过程的活性氧物种.CO氧化是测试氧化铈负载催化剂还原性的主要探针反应,并且它常见于在相对低温下消除CO的各种应用中.在过量H_2中优先氧化CO(PROX)反应可控制CO浓度达到超低水平,以防止氢氧化电催化剂中毒.催化剂在CO氧化反应中的活性和在PROX反应中对CO和H_2的选择性取决于金属物种的种类和分散性、CeO_2的结构和化学性质以及催化剂的合成方法.在这篇综述中,我们总结了最近发表的关于CeO_2负载的金属纳米粒子和单原子催化CO氧化和PROX反应的相关工作;以及不同的负载金属和同种金属在普通CeO_2表面上的反应性.我们还总结了密度泛函理论计算中提出的最可能的反应机理;并且讨论了各种负载型金属在PROX反应中影响CO氧化选择性的因素.     

多孔有机含BINAP聚合物负载Rh催化剂在苯乙烯不对称氢甲酰化中的应用:柔性手性口袋对产物对映体选择性的提高作用（英文）

不对称氢甲酰化是合成具有单一光学活性物质(如光学活性的醛、α-氨基酸和醇等)最为重要的反应之一.尽管不对称氢甲酰化反应的研究超过40年,但仍然是催化体系中具有挑战性的课题.该反应涉及到产物的化学选择性、立体选择性和对映体选择性的优化.目前,在Rh催化体系中,使用磷-亚磷酸酯手性配体或双亚磷酸酯配体可以在不对称氢甲酰化反应中取得优异的催化性能.然而在Rh/手性双膦配体催化体系中,不对称氢甲酰化反应性能通常很低.以BINAP配体为例,负载Rh金属后,在催化苯乙烯不对称氢甲酰化反应中,产物的ee值只有25%.同时,由于均相催化体系存在催化剂回收和产物提纯等问题,因此有必要研究多相不对称氢甲酰化反应催化剂.本文使用乙烯基修饰的BINAP配体5,5'-divinyl-BINAP与具有不同结构的共聚单体二乙烯基苯或1,3,5-三乙烯基苯基苯共聚,得到具有不同孔结构的聚合物Poly-1和Poly-2.为了比较,利用线性共聚单体乙二醇二甲基丙烯酸甲酯与乙烯基BINAP共聚得到聚合物Poly-3.上述三种聚合物材料负载金属Rh后,用作苯乙烯不对称氢甲酰化反应的催化剂.固体~(13)C核磁分析表明,三种聚合物材料负载金属后仍然保持较为稳定的C骨架结构.通过~(31)P核磁可以看到,嵌入在材料骨架中的BIANP仍然保持未被氧化的状态.N_2物理吸附结果发现Poly-1和Poly-2具有较大的比表面积和孔体积,而Poly-3的比表面积最小.热重分析显示,这些材料具有较高的热稳定性.在不同反应溶剂中催化剂活性差异较大.通过优化反应温度和合成气压力后,催化剂Rh/Poly-1在80℃和0.2MPa下产物的对映体选择性可高达58.9%,支链醛与直链醛的比值为8.5;而在相同反应条件下,均相催化剂Rh-BINAP的ee值仅为35.3%,但高于Rh/Poly-3.这是由于三个多相催化剂骨架中BINAP周围环境不同所致.前两个催化剂中,BINAP与空间位阻较大的单体相连接,使得反应底物按照特定方向与催化活性位点接触,形成了类似于手性口袋的结构.而Rh/Poly-3中,BIANP周围是线性的共聚单体,不能形成有效的手性口袋结构.Rh/Poly-1重复使用7次后,催化活性没有显著下降.拓展X射线吸收精细结构表征结果表明,Rh/Poly-1催化剂使用前没有Rh-Rh键存在,但经重复使用后,Rh金属部分聚集,生成了Rh-Rh键.球差电镜照片也证实了这一点.     

甲苯类化合物的选择性氧化

综述了以O2为清洁氧源甲苯类化合物的气相和液相选择性氧化.甲苯类化合物的气相选择性氧化中主要介绍了金属氧化物、分子筛和负载型催化剂并对影响催化剂活性和选择性的因素进行了分析;甲苯类化合物的液相选择性氧化中重点介绍了MC (mid-century)催化体系及其反应机理方面的研究进展,并特别介绍了仿生催化在甲苯类化合物催化氧化中的应用.对各催化氧化体系的应用前景进行了展望.     

Al(CF3SO3)3催化选择性氧化甘油转化为甲酸

化石能源的日渐紧缺以及在使用过程中带来的环境污染引起了世界范围内学术界和工业界的密切关注,而生物柴油作为一种环境友好的可再生资源,可以替代化石能源,具有非常好的发展前景.虽然生物柴油生产过程中会产生大量甘油副产物,但是甘油也是一种重要的生物质平台分子,可用于生产多种高附加值的化学品.为了提高甘油的利用价值,同时探索一条高产率制备甲酸的可替代路径,本文研究了一个在较温和条件下,以三氟甲磺酸盐为催化剂,过氧化氢为氧化剂,将甘油选择性氧化为甲酸和乙醇酸的催化体系.结果表明,金属阳离子的催化活性与它们的水解常数(Kh)和内含水配体取代的交换速率常数(水交换速率常数, WERC)之间存在密切的相关性,适当的水解常数和较高的水交换速率常数有利于甘油氧化反应.在考察的多种金属三氟甲磺酸盐中,三氟甲磺酸铝(Ⅲ)是甘油选择性氧化为甲酸最有效的催化剂.在温度为70°C,反应12 h的条件下,甲酸收率可达72%.另外,反应体系中甘油、催化剂和H_2O_2的比例对甘油氧化产物分布有一定影响.一系列实验研究表明,催化体系中产生的Lewis酸和Br?nsted酸存在协同作用,具有适当Lewis酸和Br?nsted酸比例的金属盐呈现出良好的催化性能,催化剂过度水解可降低其催化活性.Al(OTf)_3原位水解过程中产生的Lewis酸性物种[Al(OH)_x]~(n+)和Br?nsted酸物种CF_3SO_3H是催化甘油转化的活性中心,另外在H_2O_2存在下产生的Al过氧物种可能是甘油氧化的活性中心.反应动力学和~1H NMR研究表明,在甘油转化为甲酸的过程中,甘油酸、乙醇酸和乙酸可能是反应的中间产物,可以继续氧化转化为甲酸.该催化剂体系同样适用于其他生物平台分子选择性氧化转化为有机羧酸,并且能够在甘油氧化反应中多次循环使用.Al(OTf)_3作为简单易得的催化剂具有高效的催化性能和优异的循环使用性能,这将为甘油选择性氧化转化为高附加值产品开辟一种新的方法.     

甲苯类化合物的选择性氧化

综述了以O2为清洁氧源甲苯类化合物的气相和液相选择性氧化.甲苯类化合物的气相选择性氧化中主要介绍了金属氧化物、分子筛和负载型催化剂并对影响催化剂活性和选择性的因素进行了分析;甲苯类化合物的液相选择性氧化中重点介绍了MC (mid-century)催化体系及其反应机理方面的研究进展,并特别介绍了仿生催化在甲苯类化合物催化氧化中的应用.对各催化氧化体系的应用前景进行了展望.     

负载型纳米Au/Cr_2O_3催化甘油氧化合成甘油酸

制备了一系列负载型纳米Au/Cr_2O_3催化剂,采用ICP、FTIR、XRD和N2吸附脱附对所制备的催化剂进行了表征.以3%的H_2O_2为氧化剂,考察其对甘油选择性氧化反应的催化性能.结果表明,该类催化剂在甘油选择性氧化反应中表现出了较好的催化性能,其中Au/Cr_2O_3(0.95%)的催化性能最好,甘油转化率可达81.5%,甘油酸选择性为67.0%,且该非均相催化剂重复使用10次后仍保持较高的催化活性.     

ZnO纳米线负载Pd1单原子催化剂催化若干反应性能的考察

将孤立的Pd原子分散到ZnO纳米线(NWs)上作为单原子催化剂(SACs),并考察了它们在若干反应中的催化性能.Pd1/ZnO SAC对甲醇蒸汽重整制氢反应表现出高的活性、稳定性和CO2选择性.该催化剂体系对CO和H2的氧化也具有高活性,但在富氢物料中CO优先氧化反应中的催化剂性能较差,这主要是由于在ZnO负载的Pd1原子上H2氧化的强竞争反应所致.常压下在Pd1/ZnO SAC上就可发生逆水汽变换反应.该系列催化反应测试结果清楚地表明,选择合适金属与载体对开发分子催化转化用单原子催化剂至关重要.     

链接基团对固载手性Salen Mn(m)催化不对称环氧化反应的影响

制备了二胺和二酚修饰的晶态有机聚合物-无机杂化载体低聚苯乙烯基膦酸-膦酸氢锆(LCZSPP)轴向固载手性Salen Mn(Ⅲ)催化剂,将其应用于非官能烯烃的多相不对称环氧化反应.研究了两类轴向连接基团及助催化剂在催化不对称环氧化反应中的影响.结果表明,通过二胺为链接基团固载的催化剂在加入轴向助剂(NMO)的情况下,转化...     

脯氨酸衍生的胺基吡啶四氮锰配合物催化双氧水参与的烯烃不对称环氧化反应（英文）

自然界中存在许多的金属酶,它们参与促进各种各样的氧化反应,例如羟化反应,环氧化反应等.金属酶催化的反应具有催化效率高、反应条件温和、选择性高等优点.受大自然中的金属酶结构及其性质的启发,人们提出了仿生催化氧化的理念,并开始对金属酶进行模拟,致力于发展清洁氧化的反应方式.在过去的几十年中,科学家们设计合成了一系列仿生金属配合物催化剂.例如,利用非手性的乙二胺骨架设计合成出四齿氮配体MEP(N,N'-dimethylN,N'-bis(2-pyridinylmethyl)ethane-1,2-diamine),将其制备成相应的铁配合物催化剂,该铁催化剂可以很好的实现脂肪族烯烃的环氧化,产率高达90%.2003年,Stack小组首次报道了利用手性N,N-二甲基环己二胺骨架衍生的四齿氮配体金属配合物Mn-MCP-(OTf)2(MCP=N,N-dimethyl-N,N-bis(2-pyridylmethyl)cyclohexane-trans-1,2-diamine)催化的不对称环氧化反应.该反应的对映选择性仅仅为10%.因此,发展新型手性四氮配体金属配合物,用于高产率、高对映选择性的不对称环氧化反应,值得进行深入研究.近年来发展的一些含手性二胺骨架的四齿氮配体,例如PDP(2-[[2-(1-(pyridin-2-ylmethyl)-pyrrolidin-2-yl)pyrrolidin-1-yl]methyl]pyridine),被应用到不对称环氧化反应中,但是其手性二胺骨架为联吡咯,价格昂贵,难以制备.这在很大程度上限制了其在不对称合成中的实际应用.因此,利用一些易于合成的手性二胺骨架,发展结构新颖、催化性能优良的四氮金属配合物,成为实现高效、高选择性不对称环氧化反应的关键.在之前的工作基础上,本文以简单易得、价格低廉的天然氨基酸——L-脯氨酸为起始原料,选取吡啶环和含取代基的吡啶环作为侧基氮供体,制备了三种手性四齿氮配体.随后,我们利用新发展的手性四齿氮配体,合成了相应的锰配合物,并且分别将其运用于烯烃不对称环氧化反应中,仔细评估了这些锰金属配合物的催化性能.建立了以0.2 mol%的锰配合物为催化剂,0.5当量的2,2-二甲基丁酸为添加剂,30%双氧水为氧化剂,反应温度为–30 oC,乙腈为溶剂的催化不对称环氧化反应体系.反应结果显示:该催化剂催化的不对称环氧化反应底物适用性广泛,其中苯乙烯、苯并吡喃、烯酰胺等化合物均可以被成功地转化为相应的环氧化物,得到中等至优异的对映选择性(产率最高可达95%,对映选择性最高可达99%).     

MCM-41负载手性Salen-Mn(Ⅲ)配合物的制备及其对不对称环氧化的催化性能

 三乙氧基硅丙胺与介孔分子筛MCM-41表面的羟基在甲苯中回流反应得到氨丙基官能团化的MCM-41, 再利用氨基与Salen-Mn(Ⅲ)上的活性酯基生成酰胺键,将手性Salen-Mn(Ⅲ)配合物负载到MCM-41上,实现了手性均相催化剂的多相化. 分别利用FT-IR, DR UV-Vis, XRD, ICP和N2吸附等手段对负载型催化剂进行了表征. 结果表明,手性Salen-Mn(Ⅲ)配合物成功负载到MCM-41上,但MCM-41和手性Salen-Mn(Ⅲ)配合物固有的结构保持不变. 以次氯酸钠和间氯过氧苯甲酸为氧化剂,考察了负载型催化剂对1,2-二氢萘不对称环氧化反应的催化性能,结果表明,负载型催化剂的催化活性比相应均相催化剂的低,但对映体选择性有所提高. 在NaClO/PyNO氧化剂体系中20 ℃反应12 h, 1,2-二氢萘环氧化物的收率达45.9%, 对映体过量值为84.3%. 负载型催化剂在循环使用5次后Mn的流失达34%.     

ZnO纳米线负载Pd_1单原子催化剂催化若干反应性能的考察（英文）

将孤立的Pd原子分散到ZnO纳米线(NWs)上作为单原子催化剂(SACs),并考察了它们在若干反应中的催化性能.Pd_1/Zn O SAC对甲醇蒸汽重整制氢反应表现出高的活性、稳定性和CO_2选择性.该催化剂体系对CO和H_2的氧化也具有高活性,但在富氢物料中CO优先氧化反应中的催化剂性能较差,这主要是由于在Zn O负载的Pd_1原子上H_2氧化的强竞争反应所致.常压下在Pd_1/ZnO SAC上就可发生逆水汽变换反应.该系列催化反应测试结果清楚地表明,选择合适金属与载体对开发分子催化转化用单原子催化剂至关重要.     

羊毛-Pd(0)催化剂的制备、表征及其在水相中对醇的催化氧化反应

以天然生物高分子羊毛为载体,成功制备了负载型Pd(0)催化剂.采用电场发射扫描电镜和光电子能谱等方法对催化剂进行了表征.结果表明,Pd(0)颗粒均匀地分散在羊毛表面.将羊毛-Pd(0)催化剂用于醇氧化反应,考察了催化剂用量、碱类型和用量、反应温度及时间等因素对反应性能的影响.实验发现,在水相中,35mg羊毛-Pd(0)催化剂在0.2mmol的K2CO3存在下,可以高选择性地将0.2mmol的醇转化为相应的醛或酮,且该催化剂具有很好的重复使用性能.