羟基钴催化氢甲酰化反应的理论研究

采用有效核势能近似(ECP)从头算方法,在HF/LANL2DZ水平下研究了羰基钴催化的氢甲酰化反应循环中的羰基插入、H2 氧化加成和脱氢还原系列基元反应步骤的反应机理.优化得到了反应基态势能面的中间体、过渡态和产物的几何构型.计算了反应活化位垒,并对各过渡态进行了振动分析以确认.理论计算结果表明,羰基插入、H2 氧化加成、脱氢还原的基元反应步骤的活化位垒分别为67.79、139.11和44.78kJ·mol-1.     

Rh/Ph3PO催化剂体系的辛烯氢甲酰化反应性能考察和原位红外表征

考察了反应温度,ＣＯ／Ｈ２压力和Ｐ／Ｒｈ比等因素,对Ｒｈ／Ｐｈ３ＰＯ催化剂催化混合辛烷氢甲酰化反应活性的影响,优化出最佳反应条件,并采用加热加压的原位红外表征方法,跟踪了在１－辛烯反应中Ｒｈ／Ｐｈ３ＰＯ催化剂的活化、中间活性物种的产生和分解消失等瞬态变化情况。     

经PPh3修饰的Rh/SiO2催化剂的吸附-脱附性能

 应用程序升温技术研究了氢甲酰化反应物CO,H2和C2H4在经PPh3修饰的Rh/SiO2(PPh3-Rh/SiO2)催化剂上的吸附-脱附行为. CO-TPD结果显示, Rh/SiO2催化剂在348, 398和525 K处有3个脱附峰, PPh3-Rh/SiO2催化剂仅在368 K处出现脱附峰,表明催化剂的吸附性能发生了明显变化. 采用原位红外光谱研究了PPh3-Rh/SiO2催化剂上CO的吸附态. 结果表明, 2040 cm-1处吸收峰归属于PPh3修饰的Rh粒子上线式吸附的CO. 这种吸附态既不同于Rh/SiO2多相催化剂表面Rh粒子上的CO吸附态,也不同于相应均相催化剂中的羰基配位态. TPD和FT-IR结果表明,在低压下PPh3-Rh/SiO2催化剂对氢甲酰化反应已具有相当的催化性能.     

有机-无机杂化L-Rh/SiO2氢甲酰化催化剂的研究Ⅱ.L-Rh/SiO2的催化性能及表征

 以具有不同电子结构的有机膦直接修饰Rh/SiO2制备了有机-无机杂化L-Rh/SiO2催化剂,并考察了催化剂对1-己烯氢甲酰化反应的催化性能. 结果表明, P(OPh)3-Rh/SiO2催化剂上1-己烯氢甲酰化反应的TOF可高达4111 h-1,而PCy3-Rh/SiO2催化剂上生成醛的选择性为100%. 不同催化剂活性的顺序为P(OPh)3-Rh/SiO2＞PPh3-Rh/SiO2＞PCy3-Rh/SiO2,其选择性的顺序则与之相反. TG表征结果表明,有机膦与Rh之间相互作用强度的顺序为PCy3-Rh/SiO2＞PPh3-Rh/SiO2＞P(OPh)3-Rh/SiO2. 因此,有机膦给电子的能力越强,则与Rh之间相互作用的能力越强,催化剂体系越稳定,1-己烯氢甲酰化反应的活性越低,而庚醛的选择性越高.     

超临界二氧化碳和水复合溶剂中铑膦配合物催化丙烯氢甲酰化反应

 以乙酰丙酮羰基铑为催化剂母体,以水溶性三苯基膦三间磺酸钠(TPPTS)为配体,在超临界CO2和水复合溶剂中成功地实现了超临界条件下的均相丙烯氢甲酰化反应. 最佳反应条件为: 温度55 ℃,铑的浓度15 μg/ml, P/Rh摩尔比18. 在压力为12.0～14.0 MPa下反应6 h后,产物正丁醛/异丁醛摩尔比可达4.3～4.5,丁醛的时空收率达190.1～205.3 g/(g·h). 反应过程中体系处于超临界状态,反应结束后分为水、油两相,铑催化剂溶于水相,产物处于油相,油相中铑的含量仅为1.0 ng/ml,基本上消除了铑的流失,实现了催化剂与产物的有效分离,便于催化剂的回收和循环使用. 与相同反应条件下的水-有机两相氢甲酰化反应相比,超临界CO2和水复合溶剂中的丙烯氢甲酰化反应具有更高的反应速率和产物正异比.