合金纳米颗粒原子级分散制备的双位点催化剂中单点Ag1对Pd1在炔烃双烷氧羰基化反应中的促进作用

炔烃烷氧羰基化反应是一种原子经济反应,可以生成α,β-不饱和羧酸、二羧羧酸酯及其衍生物.其中,乙炔的双烷氧羰基化产物(丁烯二酸二酯)可通过两段加氢制备1,4-丁二醇,该反应路径对于生产生物可降解材料聚丁二酸丁二醇酯(PBS)具有重要意义.然而,目前广泛应用的均相Pd基催化体系存在催化剂分离困难、金属流失以及需要添加有机膦配体或各种磺酸助剂等问题,这不仅增加了制备成本,还可能引入不必要的杂质.此外,尽管纳米催化剂在催化领域有着广泛的应用,但大多数纳米催化剂在炔烃双烷氧基羰基化反应中仍表现出反应活性低和稳定性差的问题,这限制了其在工业生产中的应用.相比之下,多相单金属点催化剂因其100%的原子利用率和较好的催化活性而备受关注.然而,由于多相单金属点催化剂具有相对简单的结构和配位环境,其应用仍受到一定的限制.为了克服这一难题,合成具有不同金属的双位点催化剂成为了一个研究热点.双位点催化剂有望进一步释放单金属位点催化剂的潜力,提高反应活性和稳定性.然而,尽管双位点催化剂具有巨大的应用前景,但目前仍面临着制备方法的挑战.如何设计并实用可行地制备出具有高效催化性能的双位点催化剂,是当前科研领域亟待解决的问题.本文提出一种由CO/CH3I混合物诱导分散Pd-Ag合金纳米颗粒的处理方法,用于制备Pd1-Ag1/AC双位点催化剂.利用X射线衍射、X射线光电子能谱和高角环形暗场扫描透射电子显微镜等方法对分散过程进行表征.结果表明,在分散过程中,CO和CH3I与金属发生协同作用,通过配位生成一种独特的双核络合物(PdI2(CO)-I2-AgI)结构.这种络合物结构逐一从合金纳米颗粒上剥落,直至完成原子级的分散.乙炔双烷氧羰基化反应结果表明,与单金属Pd1/AC相比,在相同反应条件下,双位点Pd1-Ag1/AC催化剂上的乙炔转化率提高了2倍.同时,在保持丁烯二酸二酯选择性为98%的情况下,该催化剂循环使用10次后催化剂性能未见明显变化.炔烃底物拓展结果表明,Pd1-Ag1/AC的协同作用不仅可以提高催化活性,而且在高位阻存在的情况下可以提高产物的立体选择性,这表明双位点协同促进作用对炔烃双羰基化反应具有良好的普适性.微分吸附量热表征结果证明了通过碘配体桥连的Pd1和Ag1单金属点之间的协同效应可以增强催化剂对乙炔的吸附能力.此外,结合拓展边X射线精细结构等实验结果,对催化剂的结构变化和反应机理进行了进一步的探究.第一性原理计算得到的反应能垒和过渡态结果表明,乙炔吸附是反应的速率决定步骤.与Pd1/AC相比,Pd1-Ag1/AC催化剂在反应决速步上表现出了更低的活化能,这从热力学和动力学两个层面解释了其具有更好催化性能的原因.Bader电荷分析和投影态密度计算的结果表明,由于Ag1位点的引入,使Pd1-Ag1/AC催化剂的电荷转移能力和吸附能力均得到增强.相较于Pd1/AC,Pd1-Ag1/AC具有更低的形成能,表明Ag1位点不仅可以提升催化活性,也可以增强双位点结构的稳定性.因此,在催化反应中,Ag1位点的存在起到了重要的促进作用,使得Pd1-Ag1/AC催化剂表现出更优异的性能.综上,本文制备的双位点Pd1-Ag1/AC催化剂在乙炔双烷氧羰基化反应中表现出较好的催化活性和稳定性,证明了双位点协同效应的重要性,为高效催化剂的设计和应用提供了新的思路.

SSZ-13分子筛在二甲醚羰基化反应中的机理研究和空间限域效应

乙醇作为一种绿色清洁的燃料替代品和油品添加剂,在全球有广泛的市场需求.利用合成气经乙酸甲酯(MA)合成乙醇的工艺路线,因其原子经济性、产品选择性高、反应条件温和等优势而备受关注.其中,二甲醚(DME)羰基化是该路线的关键步骤之一.研究证实,具有8元环(8-MR)孔道结构的硅铝酸盐微孔分子筛可以在较低的反应温度下高选择性催化二甲醚羰基化反应.目前,研究者已经对丝光沸石(MOR)、镁碱沸石(FER)等分子筛进行了全面深入的分析,但对SSZ-13等菱沸石(CHA型)的研究有限,缺乏SSZ-13上主、副反应催化机理的阐释,并且忽略了沸石独特的笼状结构在反应中的空间限域效应.本文结合实验和理论计算确定了SSZ-13分子筛催化DME羰基化的活性位点,并探究了孔道的限域效应.通过负载具有不同尺寸的Na^(+)和Cs^(+)实现了对不同通道中Brönsted酸位点(BAS)的选择性屏蔽.酸性质表征和密度泛函理论(DFT)计算结果表明,在较低的负载量下,Na^(+)优先取代SSZ-13的6元环(6-MR)中的BAS,而Cs^(+)由于其较大的离子半径只能与8-MR中的BAS发生交换,从而实现了对SSZ-13不同孔道中酸分布的调控.负载不同金属量以及金属种类的样品活性研究表明,当6-MR中BAS减少时,DME转化率基本不变;而当8-MR中BAS被离子交换时,DME转化率明显下降.随后,将未经金属改性的、具有不同硅铝比的母体SSZ-13样品的MA生成速率与其8-MR中BAS的数量相关联,发现两者呈较好的线性关系,说明SSZ-13的8-MR中BAS为DME羰基化的活性中心.同时,DFT计算了DME在不同孔道BAS上的解离能,结果表明DME更容易在8-MR的BAS上解离从而进行后续反应.随后,探究了SSZ-13笼的空间限域效应对主副反应的影响机制.通过比较金属负载量相近的Na/H-SSZ-13和Cs/H-SSZ-13上CO插入甲氧基形成烯酮的反应势垒,证实了较大尺寸金属离子的引入增加了主反应速控步的能垒.为了揭示空间限域对副反应的影响,比较了反应后催化剂的热重、气质联用等表征结果,并利用密度泛函理论计算了副反应的关键物种(七甲基苯正离子)在Na/H-SSZ-13和Cs/H-SSZ-13上的吸附能,证实了SSZ-13的笼状结构体积是影响MA选择性的关键因素.金属负载后SSZ-13笼空间减少,可以有效地抑制副反应关键物种的形成,从而提高主反应选择性.综上,本文不仅对SSZ-13分子筛催化二甲醚羰基化反应机理进行了全面解析,并通过实验设计,改变了SSZ-13分子筛的孔道结构和笼结构空间,突出了分子筛限域效应在二甲醚羰基化反应中的重要作用.本文研究结果为设计具有较高选择性的沸石催化剂提供一定的参考.

离子液体在烯烃羰基化反应中的应用

烯烃羰基化反应是指在过渡金属催化剂存在条件下,将CO或者CO_(2)分子以羰基的形式插入到烯烃与亲核试剂(H_(2)、醇、水)中,合成具有更高附加值的化学品的过程。该过程通常是在均相体系中进行,增加了催化剂分离成本。利用离子液体(IL)蒸气压极低和极性可调的特点,能够简化羰基化反应中催化剂与原料及产物的分离过程,是一种绿色、可循环的催化剂分离和回收方式。综述了IL在烯烃羰基化反应中的研究进展,并对IL在烯烃羰基化反应中存在的问题及未来发展方向进行了探讨。

Mo改性Pd/NaY催化剂用于甲醇间接氧化羰基化合成碳酸二甲酯

碳酸二甲酯(DMC)因具有较好的溶解性、生物降解性和低毒性,而被认为是一种绿色化学品.其用途广泛,不仅用于合成聚碳酸酯,还是锂离子电池电解液、燃料添加剂以及羰基化和甲基化反应的重要试剂.在众多合成方法中,CH_(3)OH间接氧化羰基化合成DMC,具有无爆炸风险、反应条件温和以及原子经济性高等优点,因而展现出广阔的应用前景.然而,这一过程中使用的无氯Pd/NaY催化剂存在以下问题:Pd2+活性物种容易被反应物CO还原成Pd0物种,导致Pd烧结和催化剂失活.因此,如何在催化过程中保持Pd2+物种的稳定,是当前面临的一个重要挑战.本文采用“自上而下”的方法,制备了Mo改性的Pd/NaY催化剂(Pd-Mo/NaY).该催化剂在保持贵金属Pd氧化态的同时,增强了对反应物CO的吸附能力,进而提高了催化剂的稳定性.在CH_(3)OH间接氧化羰基化制DMC反应中,Pd-Mo/NaY表现出比Pd/NaY催化剂更高的催化活性和稳定性.在30 h的反应过程中,Pd-Mo/NaY催化剂上的CO转化率稳定维持在约97%,而Pd/NaY催化剂上的CO转化率则从94%逐渐下降至70%.此外,Pd-Mo/NaY催化剂的本征活性(TOF)为0.019 s^(-1),也明显高于Pd/NaY催化剂的0.005 s^(-1).X射线衍射、物理吸附和扫描电镜结果表明,Mo改性未显著改变Pd/NaY的物相结构、孔结构性质与微观形貌.透射电镜与扫描电镜能谱结果表明,两个催化剂的Pd聚集状态存在显著差异.Pd/NaY催化剂中Pd物种发生了明显聚集,Pd颗粒平均尺寸达到10.2 nm;而Pd-Mo/NaY催化剂中,大部分Pd物种仍保持高度分散的状态,仅有少量聚集的Pd颗粒,其平均尺寸仅为2.3 nm.通过羟基红外、吡啶红外与氨气程序升温脱附表征技术进一步研究了催化性能与Pd聚集状态差异的原因.结果表明,Mo的引入有效减少了因Pd离子交换过程引入的桥式羟基,从而降低了Pd-Mo/NaY催化剂的酸性.此外,氢气程序升温还原与X射线光电子能谱结果进一步揭示,Pd与Mo之间的相互作用调变了Pd-Mo/NaY的活性位结构,阻碍了活性Pd^(2+)物种被反应物CO还原为Pd0物种,从而有效缓解了Pd物种的聚集.CO漫反射红外与CO低温透射红外研究则表明,Pd-Mo之间的相互作用以及Pd2+活性位点的增加,显著增强了催化剂对反应物CO的吸附能力.通过原位漫反射红外(DRIFTS)实验捕获了COOCH_(3)*关键反应中间体,并发现无论是Pd/NaY催化剂还是Mo改性的Pd-Mo/NaY催化剂,均遵循相似的反应路径,并具有相同的决速步骤.综上,本文通过Mo对Pd/NaY催化剂进行改性,有效抑制了反应过程中贵金属Pd的烧结,从而显著提高Pd-Mo/NaY催化剂的稳定性.通过这一改性方法,实现了活性Pd2+物种的高度稳定,为甲醇间接氧化羰基化制DMC催化剂的研发提供了新思路.

B/Al/Ga-MOR分子筛催化甲醇/二甲醚羰基化反应机理的理论计算研究

采用DFT计算比较分析了B、Al和Ga分别同晶取代MOR分子筛八元环侧袋T3位点及十二元环孔道T4位点时甲醇及二甲醚羰基化反应机制的共性及差异。研究发现,CO插入甲氧基生成乙酰基的反应遵循S_(N)2机制,且为羰基化反应过程中的决速步;473 K下,无论甲醇或二甲醚为原料,生成的乙酰基更倾向于与甲醇中的CH3O作用生成乙酸甲酯;T3位点具有更好的羰基化择形性,而T4位点上更倾向于发生由三甲基氧鎓离子生成芳烃导致催化剂失活的副反应。与Al-MOR相比,在T3位点引入B和Ga会导致羰基化反应能垒的升高,降低其催化性能;而在T4位点引入B和Ga(尤其是B)则可大幅提升其生成三甲基氧鎓离子的能垒,抑制芳烃生成过程,提升催化剂稳定性。本工作有助于认识MOR分子筛不同孔道内酸性位点发生同晶取代时催化羰基化反应机制的差异,为调控设计高效MOR沸石催化剂提供一定的理论支撑。

钯催化连续亚胺/羰基化构建异喹啉酮四环化合物

以1,3-双(2-碘代芳基)丙烷-2-胺类化合物作为底物,通过钯催化的异腈和一氧化碳的连续插入反应,构建异喹啉酮类骨架。经研究发现,与异腈互为等电子体的一氧化碳虽然在反应中过量的存在,但是异腈仍然优先迁移插入芳基Pd(Ⅱ)中间体,随后再进行一氧化碳的插入,最后还原消除得到相应的异喹啉酮类四环化合物。该反应条件温和,产率高达85%,产物经^(1)H NMR,^(13)NMR,高分辨质谱鉴定正确。

Au/Co_(3)O_(4)-ZnO催化剂上CO_(2)-丙三醇羰基化合成丙三醇碳酸酯

CO_(2)与丙三醇羰基化合成丙三醇碳酸酯是一项前景广阔的CO_(2)利用途径。尽管该反应可以通过热驱动的催化途径实现,但受热力学平衡的限制。在本研究中,我们开发了xAu/20Co_(3)O_(4)-ZnO系列催化剂,并引入太阳光辐射能量来实现光热协同催化反应,以突破热力学限制。由p型半导体Co_(3)O_(4)和n型半导体ZnO复合而成的Co_(3)O_(4)-ZnO氧化物具有异质结构,而负载于Co_(3)O_(4)-ZnO表面的Au纳米粒子具有局域表面等离子体共振(LSPR)效应。我们研究了xAu/20Co_(3)O_(4)-ZnO的可见光吸收性能、光生电子-空穴对分离效率以及Au添加对xAu/20Co_(3)O_(4)-ZnO催化剂光热协同催化性能的影响。此外,我们还研究了Au掺杂对xAu/20Co_(3)O_(4)-ZnO的体相和表面性质(晶相结构、形貌、比表面积、元素结合能、表面酸碱性、还原行为)的影响。研究结果显示,Au/20Co_(3)O_(4)-ZnO的异质结构有助于吸收可见光并提高电子-空穴对的分离效率。负载于Co_(3)O_(4)-ZnO表面的Au纳米颗粒约为50 nm,Au的加入改变了Zn和Co的电子密度,增强了Co物种的还原性,并增加了Co_(3)O_(4)-ZnO表面的氧空位。此外,Au纳米粒子的LSPR进一步提高了Au/20Co_(3)O_(4)-ZnO的可见光吸收能力,并改善了光生电子-空穴对的分离,从而提高了光热协同催化性能。在优化的条件下(150℃、5 MPa、6 h、25 W可见光照射),2%Au/20Co_(3)O_(4)-ZnO表现出良好的光热协同催化性能,丙三醇碳酸酯的产率为6.5%。这项工作有望为合理设计更好的CO_(2)-丙三醇羰基化制丙三醇碳酸酯光热催化剂提供参考。

环醚直接双羰基化合成α,ω-二元羧酸

二元羧酸是制备聚酰胺、聚酯和聚氨酯的重要中间体,其传统合成途径具有一定的局限性.以己二酸为例,其主要工业生产工艺是利用硝酸氧化KA油,该方法存在KA油产量低和产生大量温室气体N2O等问题.因此,探索工艺绿色、原子有效和采用可再生原料的二元羧酸制备方法具有重要意义.环醚和多元醇很容易从生物质原料中得到,以它们为原料,通过双羰基化直接制备二元羧酸,是一种非常有潜力的反应途径.但目前大多数文献报道由环醚或多元醇通过羰基化反应生成的产物主要是C+1单羧酸.本课题组一直致力于碘催化生物质衍生的多元醇的加氢脱氧,研究发现,在特定的反应条件下,多元醇可以选择性地形成多碘取代化合物的中间体.受此启发,本文报道了一种由环醚或多元醇形成二碘代物中间体,然后直接通过双羰基化反应生成对应的C+2二羧酸的新策略.由于己二酸是最重要的二元羧酸之一,且四氢呋喃(THF)可以从丰富的生物质衍生的糠醛中获得,本文重点研究了通过双羰基化反应直接利用THF合成己二酸.在优化的反应条件下,以铑盐为催化剂,碘为促进剂,乙酸和水为混合溶剂,在170℃,CO和H_(2)条件下,THF可以84%的产率转化为己二酸.循环实验结果表明,该催化体系在5次循环后仍能够稳定运行.该催化体系不仅适用于各种环醚,也适用于不同的伯二醇合成对应的C+2α,ω-二元羧酸.通过对反应中间体进行检测以及控制实验研究发现,选择性生成1,4-二碘丁烷中间体是进一步双羰基化制备己二酸的关键,而生成烯烃中间体和单碘代物中间体是形成副产物戊酸的主要原因.在实验结果和文献研究基础上,提出了THF转化为己二酸的反应机理.在反应中,活性铑常以Rh(I)的形式存在,并且从质谱中观察到了[Rh(CO)_(2)I_(2)]−阴离子,它可以在羰基化条件下由不同的铑前体(例如RhCl_(3))经过CO和碘还原后衍生.具体反应步骤为,首先铑催化剂催化H2和I2生成HI,然后THF与HI反应生成1,4-二碘丁烷中间体,此中间体经过铑催化活化在两端分别进行羰基化反应,最终生成产物己二酸.通过质谱检测到两个推测的中间体,进一步证实该反应机理.综上,本文为己二酸、戊二酸和其他重要的二羧酸(如1,7-庚二酸和1,8-辛二酸)的有效合成提供了一种新策略,为二元羧酸的高效、绿色合成提供参考.

过渡金属催化羰基化反应的最新研究进展

过渡金属催化羰基化反应是制备羰基化合物最直接的方法之一,近年来得到了迅速的发展.利用活性高且廉价的CO气体作羰基源,通过过渡金属催化的方法实现羰基化,是现代有机合成中构建含羰基化合物的有效方法.基于反应原料和产品氧化还原价态的改变等不同方式,将过渡金属催化羰基化反应分为四种主要类型:杂核亲核试剂的羰基化反应,碳亲核试剂的羰基化反应,碳亲电试剂的羰基化反应和还原偶联的羰基化反应,分别综述了各类型羰基化反应的最新研究进展.

钯催化羰基化合成α-三氟甲基取代酮和羧酸衍生物

α-三氟甲基取代的有机化合物在制药和材料领域有着广泛的应用,因而其合成引起了有机化学研究者的广泛关注.然而,构建这类化合物的方法相对有限.在众多α-三氟甲基取代的有机物中,α-三氟甲基取代的羧酸衍生物因其特殊性而备受关注.许多商业化药物的活性成分都含有这种基团.在制备这类化合物时,研究者们通常选择含羰基类化合物和三氟甲基源作为原料.虽然这种方法在合成过程中展现了一定的优势,但也存在一些明显的缺点,其中最为突出的是原料的稳定性和易得性问题,因此发展新的合成策略非常重要.羰基化反应是制备含羰基类化合物的一种直接且有效的方法.然而,目前大多数羰基化反应主要集中在使用芳基类底物上,而对于烷基类底物,由于其键能相对较高,因此在实际应用中受到了较多的限制.本文利用Csp3-X键能高的特点,通过钯催化活化及自由基中间体的作用,成功实现了α-三氟甲基取代酮和羧酸衍生物的高效合成.在标准反应条件下,苯酚类和醇类化合物均可作为反应底物转化制得相应的酯类化合物.当使用亲核性更强的芳基胺或烷基胺作为底物时,也可以高效制备出酰胺类目标产物.值得一提的是,即使采用亲核性较低的磺酰胺和酰胺作为反应底物,也能以较高的收率得到对应的酰亚胺类化合物.此外,当使用更具挑战性的碳亲核试剂——芳基硼酸类化合物时,该反应仍能实现中等以上的收率,得到目标产物α-三氟甲基取代酮.总体而言,该反应具有良好的底物官能团兼容性,可以高收率制得酰胺类、酯类、酮类和酰亚胺类化合物.此外,该策略可以在较低的一氧化碳压力下实现该转化的放大反应,并且适用于25种具有密集官能团的药物和天然产物的后期修饰.实验发现,对于不同亲核试剂的竞争反应,苯酚的反应速度大约是苯胺的2倍.此外,通过自由基抑制剂、捕获剂等实验证实了反应过程中存在自由基.因此,在反应机理方面,我们认为三氟碘乙烷和零价钯的反应经历了单电子的碳自由基中间体过程,最终形成了二价钯配合物中间体,从而完成了后续反应.综上,本文开发了一种钯催化羰基化合成α-三氟甲基取代酮和羧酸衍生物的方法,可用于复杂含α-三氟甲基类化合物的制备.该反应策略可以应用于天然产物的修饰、新型药物的研发等领域,也为烷基卤代物的羰基化转化提供了新思路.

Cu改性丝光沸石催化剂及其在二甲醚羰基化反应中的性能研究

以六亚甲基亚胺(HMI)为水热合成模板制备H-MOR和Cu/H-MOR系列丝光沸石催化剂,并在二甲醚羰基化反应中对其进行评价。为了研究Cu的掺入量对丝光沸石反应性能的影响,利用XRD、SEM、氮气吸附/脱附、ICP-AES、NH_(3)-TPD和CO-TPD等对催化剂进行表征。结果表明,随着Cu的掺入,催化剂的酸量和酸强度明显增加,同时促进了催化剂对CO的吸附,进而提高了催化剂的反应性能。在反应温度为200℃、反应压力为1.0 MPa和反应空速为2040 mL/(g·h)条件下的评价结果表明,当掺入Cu的质量分数达到2.36%时,催化剂的反应性能最优,二甲醚转化率为58%且乙酸甲酯(MA)选择性为95%。

铱/铑/钌复合催化剂催化甲醇羰基化合成醋酸的研究

随着醋酸行业竞争越来越激烈,降低生产成本以提高市场竞争力显得非常重要。研究了在保持催化活性的基础上采用价格相对低廉、稳定性较好的贵金属铱,钌来部分替代贵金属铑在羰基化合成醋酸中的可行性。

羰基合成与羰基化催化剂的研究进展及工业化应用

羰基合成反应在催化化学中扮演着重要角色,并通过新合成方法和新物质的多样性创制成为生产多种含氧化合物及高附加值产品的重要途径。而恰当的催化体系是羰基合成工艺和技术的关键,也是羰基化反应实现工业化的研究重点。首先从不同的反应底物、不同的羰基来源以及不同的反应类型等方面对羰基合成反应及研究进展进行概述,然后从以金属和非金属为活性中心的角度对羰基化催化剂的应用及研究进展进行阐述,最后列举了几种典型的羰基合成反应及羰基化催化剂在工业上的应用。

甲醇羰基化合成乙酸催化剂的研究

乙酸作为化工生产中重要的原材料之一,主要的生产流程较为复杂,而且,对工艺技术的要求相对较高。并且,在乙酸生产的过程中,需要合理使用添加剂,如果在使用添加剂过程中稍有不慎,就会对最终生产的产品质量造成严重影响。基于此,通过对现阶段催化剂主体金属、助剂金属、载体材料三个方面进行分析,确保能够对现阶段甲醇羰基化合成乙酸的催化剂进行研究,详细介绍不适用碘甲烷促进催化剂的情况下,甲醇羰基化合成乙酸的研究成果,希望能为今后甲醇羰基化合成乙酸催化剂的流程进行优化和创新。

碱促进CO_(2)参与C-H键羰基化反应研究进展

碱促进CO_(2)参与C-H键羰基化反应因反应体系简洁,最终产物重要而得到了较大的发展,但同时该类反应存在反应温度高与碱用量大等诸多问题,因而系统地对此类反应进行总结和归纳对于问题的解决至关重要.基于此,将CO_(2)参与的羰基化反应分为内酯化反应和内酰胺化反应2大类(其对应的产物分别为酯类和内酰胺类杂环化合物),并依次对各类反应的最新研究进展进行综述,以期为该领域的研究和发展提供借鉴,并在最后对该领域的发展提出了展望.

钯催化的烯烃与三嗪烷氢胺羰基化反应研究

酰胺类化合物广泛应用于医药、农药、材料、合成化学等领域,因此,新型且高效合成酰胺的方法一直具有很高的关注度.我们首次使用环状脂肪三级胺类化合物—1,3,5-三嗪烷作胺源,成功解决了钯催化的烯烃氢胺羰基化反应领域中脂肪胺对钯催化剂的毒化问题,合成了多种烷基支链酰胺化合物,并提出了可能的反应机理.

乙醇羰基化制丙酸及丙酸乙酯多相催化剂研究进展

丙酸及丙酸乙酯是重要的化工产品和有机合成中间体。中国乙醇资源丰富,以乙醇为原料的非石油途径合成丙酸及丙酸乙酯得到了广泛研究。乙醇均相羰基化存在收率低、反应条件苛刻以及产物与催化剂分离困难等问题。目前,多数研究主要集中在乙醇羰基化多相催化剂的开发。乙醇羰基化多相催化剂分为两类:贵金属催化剂和非贵金属催化剂。该文详细介绍了两类催化剂的研究进展,重点阐述了两类催化剂的反应机理以及助剂、载体和工艺参数对催化剂性能的影响,指出了不同催化剂的优势和不足,并对催化剂应用现状进行了分析。最后展望了乙醇多相羰基化合成丙酸及丙酸乙酯的发展前景。

铝源对HZSM-5分子筛中骨架铝落位及其甲缩醛气相羰基化性能的影响

通过调控铝源合成了四种HZSM-5分子筛,并将其应用于催化甲缩醛(DMM)气相羰基化合成甲氧基乙酸甲脂(MMAc)反应。结果表明,改变合成凝胶体系中的铝源种类,可以制备出织构性质、酸性特征相近,但骨架铝分布不同、催化羰基化性能迥异的HZSM-5分子筛。其中,使用硝酸铝与硫酸铝作为铝源制备的分子筛HZ-N与HZ-S表现出更为优异的催化活性,HZ-N对应的DMM转化率与MMAc选择性分别为25.3%与58.9%,HZ-S对应的DMM转化率与MMAc选择性分别为28.7%与64.6%。采用Co-ZSM-5的UV-vis-DRS与27 Al MAS NMR等表征手段详细分析证实,硝酸铝与硫酸铝作为铝源时,更多的骨架铝优先落位于HZSM-5分子筛交叉孔道,其在催化DMM羰基化反应过程中起主导作用,落位比例高,更有利于反应的进行,反之可能导致较低的DMM转化率以及更高的副产物选择性。

Pd/HKUST-1 催化苯酚氧化羰基化合成碳酸二苯酯

采用溶剂热-热回流两步法制备了金属有机框架材料负载Pd催化剂(Pd/HKUST-1),对催化剂进行表征,考察了其催化苯酚氧化羰基化合成碳酸二苯酯(DPC)反应性能及稳定性。结果表明:Pd物种在HKUST-1载体上的分散性好,平均粒径为2.3 nm;当Pd、苯酚的物质的量比n(Pd)/n(BP)为1/425时,在100℃反应8 h,苯酚转化率为53.8%,DPC选择性为71.3%;回收Pd/HKUST-1再次使用时催化性能降低,主要是由于Pd物种流失造成的。Pd/HKUST-1具有较大的比表面积,一方面增大了反应物分子的内扩散阻力,降低了生成DPC的可能性,导致其选择性较低;另一方面,在反应中流失的Pd组分可再次沉积在催化剂表面,因此Pd/HKUST-1具有一定的稳定性。

膦催化光促进的烷基碘和苯酚及1,4-二氧六环的以电子转移化合物为媒介的羰基化酯化反应

在可持续发展化学的框架内,有机结合电子转移化合物和可见光无疑提供了一条非常理想的选择.电子转移化合物可以在可见光的照射下被激活,然后向目标反应进发,在不需要金属催化剂的情况下实现目标转化.在各类化合物中,酯类化合物在各个领域都占据着非常重要的地位.羰基化酯化反应可以把廉价的一氧化碳分子引入到母体分子中,如果以醇或者酚作为亲核试剂,其中酯类化合物可以被直接制得.本文发展了一种膦催化的光促进烷基碘和苯酚的羰基化酯化反应.电子转移化合物在可见光照射下得以活化,在不需要过渡金属催化剂的情况下,该反应可以在标准大气压的一氧化碳气体氛围下实现.该反应体系展现出较好的官能团兼容性和较好的化学选择性,酯基、氟、氯、氰基、酰基、醚、砜等官能团都能够被很好地兼容.也可以采用天然产物大分子化合物作为原料,并得到中等收率的目标产物.^(13)碳标记的一氧化碳实验结果表明,产物中的羰基来源于一氧化碳且能得到中等偏高收率的产物.机理研究结果验证了反应的自由基属性,且该反应能够放大到克级.同时,利用自由基参与的多米诺反应,该策略也能被用于多组分的多氟烷基化羰基化反应.综上,本文结果也为该策略应用于批量生产及其他领域提供了参考和借鉴.