水溶性铑膦多相催化烯烃氢甲酰化技术的工业化应用进展

在化工生产过程中,水作溶剂具有廉价、易得、环保、安全和高热容等优点,是发展环境友好的绿色化工的理想选择。同时水作为流动的载体,将水溶性铑膦络合物完全固定在水相载体,构建水溶性铑膦多相催化烯烃氢甲酰化技术,实现了铑催化剂与产物的分离和循环使用的目的,是21世纪绿色化学重点发展的方向。主要介绍水溶性铑膦催化烯烃氢甲酰化技术的工业应用情况。

负载型水溶性铑膦配合物催化剂的结构和性能

SiO2担载TPPTS（间-三苯基膦三磺酸钠盐）－Rh（acac）（CO）2制成的负载型水溶性催化剂进行1-己烯氢甲酰化催化反应时，引入适量水蒸气可显著提高催化活性．用魔角旋转固体核磁共振磷谱表征得到，在新制备的催化剂中，吸附于SiO2表面但未参与配位的TPPTS，约占总膦物种的70mol％以上，而位于δ=32．4处的表面配合物｛Rh（CO）（TPPTS）2｝膦物种量约为15mol％，其它膦10mol％左右．催化剂经干燥合成气在373K处理2h、或经湿合成气在较低温度（333K）下处理2h后，｛Rh（CO）（TPPTS）2｝的增加量仅约为10～15mol％，其它膦物种的变化量也较小，但催化剂经湿合成气于373K处理2h后，｛Rh（CO）（TPPTS）2｝的净增量大于40mol％；在工作态催化剂中，也观察到｛Rh（CO）（TPPTS）2）大量生成、未配位TPPTS量减小；经43h反应运转后，催化剂活性下降，归属为｛Rh（CO）（TPPTS）2）的磷谱峰宽化，揭示有部份配合物解络、部分TPPTS被氧化成OTTPTS．本研究结果证实，适量水可促进催化剂中具氢甲酰化催化活性的铑膦物种形成，提高活性，但随反应进行，配合物将逐渐解络、膦配体逐渐被氧化，从而使催化剂逐渐失活．

水溶性铑-膦络合物催化烯烃氢甲酰化反应——阳离子表面活性剂的加速作用

介绍了以水溶性铑 膦络合物RhCl(CO) (TPPTS) 2 作为催化剂前体在水 /有机两相体系中催化烯烃氢甲酰化反应研究的进展 ,阐述了阳离子表面活性剂的加速作用和介稳态胶束 离子对协同作用机理关系 .通过两相体系中界面分子组装和选择与烯烃分子链长相匹配的表面活性剂 ,设计制备了高区域选择性复合催化剂体系 .当采用双长链表面活性剂与铑 膦络合物组成的复合催化体系时 ,在不搅拌的情况下就显示出极高的催化活性 .

水溶性铑膦配合物催化剂的制备、结构和性能

概述了烯烃氢甲酰化水溶性铑膦配合物催化剂分子设计的发展和水平 ,讨论有关水溶性铑膦配合物的结构、性能和在氢甲酰化催化反应中的应用 ,内容包括水溶性铑膦配合物催化剂和负载型水溶性铑膦配合物催化剂的设计、制备及其催化剂失活机理 ,并藉以说明水溶性配体和催化剂的合成、两相催化的应用开拓以及新型催化体系的设计乃将是今后研究的重点 .

水溶性铑-膦络合物催化1-丁烯氢甲酰化反应研究

研究了在以水溶性铑膦络合物RhCl(CO)(TPPTS)2为催化剂的两相体系中,反应温度、压力、膦铑比、催化剂浓度、CO/H2分压比、底物浓度等对1 丁烯氢甲酰化反应的活性和区域选择性的影响.结果表明,RhCl(CO)(TPPTS)2对水/有机两相催化体系1 丁烯氢甲酰化反应表现出良好的活性和区域选择性,在100℃,2.5MPa,[TPPTS]/[Rh]=25时,生成戊醛的TOF高达2500h-1,生成正戊醛的选择性达到87.5%.

双环戊二烯在水溶性铑膦络合催化体系中的氢甲酰化反应

研究了采用水溶性铑膦络合催化体系对双环戊二烯的氢甲酰化反应，考查了反应温度、相转移剂ＣＴＡＢ、铑催化剂浓度等对反应的影响。

水溶性铑膦配合物催化苯乙烯的氢甲酰化反应

以水溶性铑膦配合物RhCl(CO) (TPPTS) 2 [TPPTS∶P(m C6H4 SO3 Na) 3 ]为催化剂 ,在水/有机两相体系中 ,在TPPTS和表面活性剂TBAC存在下 ,研究了该体系对苯乙烯氢甲酰化反应的催化性能 ,采用十四烷基苄基氯化胺 (TBAC)与十二烷基硫酸钠 (SDS)组成的混合胶束调整反应微环境 ,显著提高了苯乙烯的转化率和生成正构醛的选择性 .在 90℃ ,2 .0MPa ,TBAC/SDS =12 ,V水/V烯 =3的条件下反应两小时苯乙烯的转化率为 98.3% ,醛的异 /正比为1.30 .提高反应温度至 110℃ ,在 0 .5MPa下反应 ,生成正构醛的选择性明显提高 ,产物中正构苯丙醛含量达 6 9% .

新型水溶性手性钌催化剂的制备及应用

利用发烟硫酸磺化手性双胺双膦配体[(R,R)-C6P2(NH)2],合成了PNNP-型水溶性手性双胺双膦配体[(R,R)-C6P2(NH)2(SO3Na)4],并分别与简单的钌、铑络合物反应,制备水溶性手性钌络合物催化剂[(R,R)-C6P2(NH)2(SO3Na)4RuCl2]和铑络合物催化剂[(R,R)-C6P2(NH)2(SO3Na)4RhCl].经元素分析、红外光谱和核磁共振等对手性配体及手性Ru络合物进行了结构表征.进而用这些水溶性的钌、铑络合物催化剂或水溶性手性配体与铱络合物[IrHCl2(COD)]2组成的混合催化体系研究了多种芳香酮的不对称转移氢化.结果表明,在以异丙醇作为氢源时,对芳香酮的不对称转移氢化都具有较好的催化活性.与铑、铱催化体系相比,水溶性手性钌络合物催化体系具有更高的活性和对映选择性.对于苯乙酮的氢化,其转化率和对映选择性分别达到91.6%和93.0%e.e..此外,进一步考察了反应温度和KOH用量对水溶性手性钌络合物催化苯乙酮不对称转移氢化性能的影响,并将水溶性手性钌络合物催化体系应用于多种芳香酮的不对称转移氢化,获得了高的收率和对映选择性,分别可达92.0%和96.4%e.e..研究结果表明,水溶性手性钌络合物[(R,R)-C6P2(NH)2(SO3Na)4RuCl2]是芳香酮不对称氢转移催化氢化的优良催化剂.

高分辨NMR研究金属盐对水溶性铑膦配合物分子结构的影响

用高分辨ＮＭＲ研究了ＮａＣｌ、ＮｉＳＯ４、ＣｕＳＯ４、Ｆｅ２（ＳＯ４）３和Ｃｒ２（ＳＯ４）３对水溶性铑膦配合物ＨＲｈ（ＣＯ）（ＴＰＰＴＳ）３［ＴＰＰＴＳ：Ｐ（ｍ－Ｃ６Ｈ４ＳＯ３Ｎａ）３］分子结构的影响．３１Ｐ（１Ｈ）和１ＨＮＭＲ谱显示，于室温下在ＨＲｈ（ＣＯ）（ＴＰＰＴＳ）３中加入的ＮａＣｌ或ＮｉＳＯ４对配合物的特征３１Ｐ（１Ｈ）和１ＨＮＭＲ谱峰无明显影响；当加入ＣｕＳＯ４后，配合物的Ｒｈ—Ｈ质子峰强度弱化明显，进而消失，且原配合物的特征磷谱峰强度减弱，新生成的磷物种谱峰逐渐成为磷谱的主要物种．当加入Ｆｅ２（ＳＯ４）３或Ｃｒ２（ＳＯ４）３后，三价金属离子的强顺磁性使ＮＭＲ灵敏度下降，谱峰宽化，该２种盐均易与水溶性铑膦配合物产生强烈的相互作用，易使配合物特征谱峰消失．实验结果表明。

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定丁辛醇生产工艺催化剂废液中铑

目前,我国主要采用以铑膦络合物为催化剂的丙烯低压羰基合成工艺生产丁辛醇[1]。因为铑膦络合催化剂容易被微量杂质毒害而失活,所以每隔一定时间需要排出失活的含铑催化剂废液[2]。铑在地壳中的含量很低且开采提炼困难,其价格比较昂贵,因此,从丁辛醇催化剂废液中回收铑是十分有必要的[3],而准确测定丁辛醇催化剂废液中的铑含量,对控制铑损失以及提高生产工艺经济性有重要意义。

新型水溶性膦铑络合物催化烯烃的氢甲酰化反应研究

新型水溶性膦铑络合物催化烯烃的氢甲酰化反应研究燕远勇，左焕培，金子林（大连理工大学化工学院，大连１１６０１２）关键词烯烃，水溶性膦铑络合催化剂，氢甲酰化，醛．１．前言为克服催化剂的流失和与反应产物的分离困难，近年来均相催化的一个重要进展是开发了以磺化...

超细SiO_2负载型水溶性铑膦配合物催化剂研究

用超细 Si O2 负载水溶性铑膦配合物 ,并研究其对 1-己烯氢甲酰化的催化性能 .实验结果表明 ,粒径为10～ 2 0 nm的超细 Si O2 负载水溶性铑膦配合物所表现的催化活性比颗粒 Si O2 负载型催化剂高 3倍多 ,且可在较宽的含水量范围内保持高反应活性 .当膦铑摩尔比为 5 0 ,超细 Si O2 负载型催化剂含水量为 2 5 %～ 5 5 % (质量分数 )、烯铑摩尔比为 2 5 0 0、反应温度 373K和 CO/H2 (1/1,体积比 )压力 4.0 MPa的反应条件下 ,其 1-己烯氢甲酰化的反应转化数为 45 0 h- 1 ,产物醛的选择性为 10 0 % ,醛的 n/i比值达 3.

水溶性铑－膦配合物的结构及性能表征

采用ＩＣＰ、ＦＴＩＲ、１３ＣＷＲ、３１ＰＮＭＲ、ＴＧＡ、ＸＰＳ等方法，对三种水溶性铑配合物：ＨＲｈ（ＣＯ）（ＴＰＰＴＳ）３、ＲｈＣｌ（ＣＯ）（ＴＰＰＴＳ）２和ＲｈＩ（ＣＯ）（ＴＰＰＴＳ）２的组成、结构和性质进行了表征．结果表明，采用新设计的方法合成的水溶性铑－膦配合物，具有以三苯基膦为配体的配合物类似的结构．它们的热稳定性很好，在水中的溶解度大，而在非极性有机溶剂中极难溶解，是良好的烯烃氢甲酰化催化剂．

负载离子液体纳米钯催化芳卤羰化反应

研究了高分散性的负载离子液体纳米钯催化剂的制备及其催化芳卤羰化反应的性能.用XRD、HRTEM和XPS等方法对催化剂进行了表征,结果表明,钯组分处于高分散零价态,其平均粒径小于5nm,且催化剂表面存在一厚度适中的离子液体液膜,有利于提高催化剂的稳定性;该催化剂对PhI、PhBr、PhCl的羰化反应的催化活性优于离子液体两相催化体系,在优化的反应条件下,碘苯的转化率可达99.3%,生成苯甲酸乙酯的转化频率(TOF)可高达4926h-1,反应产物中苯甲酸乙酯的选择性大于99%.

Rh-TPPTS／CTAB-MMT催化剂的制备及其催化长链烯烃氢甲酰化反应性能研究

通过浸渍法将水溶性铑膦配合物(Rh-TPPTS)负载到由十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)修饰的蒙脱土(MMT)上,制备出Rh-TPPTS/CTAB-MMT负载型催化剂.采用XRD,FTIR,TG,BET,31P CP-MAS NMR和分散性实验对催化剂进行了表征.结果表明:水溶性铑膦配合物成功地负载到有机MMT上,并且该催化剂在有机溶剂中具有很好的分散性.该催化剂对于1-癸烯的氢甲酰化反应具有好的催化活性.在100℃、4 MPa、甲苯为溶剂的条件下,催化1-癸烯氢甲酰化可获得93.0%的转化率,95.8%的醛的选择性,2.1的正异比,137 h-1的TOF值.并对不同链长烯烃底物进行了考察.随着烯烃碳链的增加,醛的选择性下降,但是正异比有所增加.

新型水溶性膦配体用于烯烃氢甲酰化反应的研究

介绍了 4个水溶性膦配体的合成过程 ,并研究了 4个配体分别与乙酰丙酮二羰基铑构成的催化剂在水 -有机两相体系中 ,在不同条件下对 1-庚烯、苯乙烯和丙烯酸甲酯的氢甲酰化反应的催化性能 .结果表明 ,这 4个配体在水中的溶解性很好 ,并且有一定的稳定性 ;在温度为 5 0℃、压力为 5 .0 MPa、P/ Rh为 8、 [Rh]为 1.6×10 - 3mol/ L的条件下 ,苯乙烯的转化率可达 10 0 %、产物的 n/ i为 9.2 ;在相同条件下 ,1-庚烯的转化率可达99.3%、 n/ i为 2 .2 ;丙烯酸甲酯的转化率可达 92 .7%、 n/ i为 6 .3;α-甲基丙烯酸甲酯的转化率可达 73.0 %、 n/ i为 5 .

反应工程因素对十二碳烯氢甲酰化反应速率和正异比的影响

An orthogonal experiment design is adopted for studying the macroscopic reaction kinetics of hydroformylation of 1-dodecene catalyzed by water-soluble rhodium complex. The experimental data of reaction rate and n∶i aldehyde ratio are analysed by margin and variance analyses. The optimal hydroformylation reaction conditions are suggested by compromise of initial reaction rate and normal/isomeric ratio of product aldehyde.

新型离子液体介质中长链烯烃氢甲酰化反应

合成和表征了离子液体[Rmim][p-CH3C6H4SO3](R=CH3(CH2)n—,n=3,7,11,15),并以所合成的离子液体为反应介质,考察了水溶性铑膦络合物HRh(CO)(TPPTS)3[TPPTS:P(m-C6H4SO3Na)3]对长链烯烃氢甲酰化反应的催化性能.结果表明,离子液体[Rmim][p-CH3C6H4SO3]中R基团链长的变化对催化活性具有重要的影响;而在相同离子液体中,氢甲酰化反应活性随着烯烃链长的增加明显下降.与文献报道中广泛使用的离子液体[Bmim]BF4、[Bmim]PF6相比,该催化体系对长链烯烃氢甲酰化反应具有更好的活性和化学选择性,在3.0MPa,100℃的条件下,1-己烯氢甲酰化反应转化频率(TOF)高达2736h-1.反应完成后,水溶性铑膦络合物能很好地溶解在离子液体中,与有机物自动分层,催化剂的循环使用易于实现.

聚乙二醇-水反应介质中长链烯烃的氢甲酰化反应

以聚乙二醇(PEG)为反应介质,考察了水溶性铑膦络合物RhCl(CO)(TPPTS)2(TPPTS为间-三苯基膦三磺酸钠)对长链烯烃氢甲酰化反应的催化性能.结果表明,添加适量的水于PEG中对催化剂活性有重要影响.以PEG-400-H2O为溶剂的催化体系对1-十二烯氢甲酰化反应的催化活性较高,在100℃,5.0 MPa的优化条件下,1-十二烯的转化率可达到92.6%,生成醛的选择性为95.8%.反应完成后,含水溶性铑膦络合物的PEG-水溶液与含产物的有机相分离方便,易于实现催化剂的循环使用,催化剂重复使用8次,未观察到活性和选择性下降.