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兰州化物所在胺醇烷基化和纳米金催化剂可控制备方面取得进展

发布时间:2013-04-11 00:00:00        阅读次数:

胺醇烷基化反应是N-烷基化胺清洁制备的主要方法之一。然而,对胺醇烷基化反应具有高活性、高选择性和优良普适性的催化剂体系还主要集中于贵金属均相催化剂,对胺醇烷基化具有优良性能和普适性的非贵金属多相催化剂体系还报道较少。

在成功实现基于钯、银、金等贵金属多相催化剂催化N-烷基化胺制备反应基础上(Chem. Commun., 2012, 48, 7586-7588; 2012, 48, 9391-9393; 2011, 47, 6476-6478; Chem. Eur. J. 2011, 17, 1021-1028; 2011, 17, 2587-2591; Tetrahedron Lett., 2011, 52, 1334–1338;2010, 51, 2048–2051),中国科学院兰州化学物理研究所绿色化学与催化中心的研究人员设计制备了简单的镍铜杂合材料催化剂,在不使用贵金属和有机配体的条件下,成功实现了通过胺醇烷基化制备伯胺、仲胺、季胺和环胺。该催化剂对空气和水不敏感并且具有较好的磁性,使其很容易从反应混合物中分离。该催化剂可重复使用多次而没有明显失活。研究工作作为Back Cover发表在Chem. Eur. J. (2013, 19, 3665 –3675)并被选为VIP论文。相关结果已经申请中国发明专利和美国专利(申请号:201210271263.7; 13/729,664)。

 

镍铜杂合材料催化剂催化的胺醇烷基化反应 

纳米金催化剂在一氧化碳低温氧化中呈现出良好的催化性能,是催化化学研究领域的热点之一。近日,中国科学院兰州化学物理研究所绿色化学与催化中心在纳米金催化剂的可控制备方面取得新进展。

通常认为,在纳米金催化剂制备过程中通过洗涤除去氯离子是获得高活性纳米金催化剂的关键操作之一。然而,该研究工作发现,在除去氯离子时的过度洗涤是导致高活性金催化剂制备不可控的可能原因之一。以一氧化碳氧化和硝基苯还原烷基化反应为例,当催化剂前驱体水溶液中氯离子浓度为~2 ppm时,可制得高活性纳米金催化剂,当氯离子浓度>4–6 或 <<1 ppm时所制备的催化剂活性急剧下降。氯离子浓度<<1 ppm时催化剂活性急剧下降的原因可能是由于过度洗涤或者氯离子的过度去除造成的。表征发现,该高活性催化剂的结构为担载于氧化铁颗粒边/棱上的纳米金粒子,金的配位数为8.92。尽管目前尚未发现氯离子参与纳米金催化剂活性结构构建的证据,这一结果对高活性纳米金催化剂的可控制备提供了新的思路。相关研究工作发表在Sci. Rep.,(2013, 3, 1503)

通过调节氯浓度使用共沉淀法制备活性金/氧化铁催化剂(黄色:活性纳米金催化剂制备中的已知参数;蓝色:该工作中揭示的新参数)