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J Catal 蘭州化物所雙金屬催化烯烴羰基化反應(yīng)取得新進(jìn)展

來源:蘭州化學(xué)物理研究所      2022-06-14
導(dǎo)讀:烷氧羰基化反應(yīng)是制備酯類化合物的重要方法。通常,烷氧羰基化反應(yīng)是以過渡金屬為催化劑(如鈀配合物),以烯烴為原料、一氧化碳(CO)為羰源、醇為氫源和親核試劑反應(yīng)制備酯類產(chǎn)物的過程,具有產(chǎn)物價(jià)值高、原子經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)。

長(zhǎng)鏈脂肪烯烴是一種來源廣泛、品類豐富的化學(xué)品,可被轉(zhuǎn)化為各種具有生物活性的化合物和重要的醫(yī)藥中間體。在過去的半個(gè)世紀(jì)中,具有直鏈選擇性的烯烴(反馬爾科夫尼科夫規(guī)則)羰基化反應(yīng)催化體系發(fā)展比較迅速。其中,很多反應(yīng)體系已成功應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。相比之下,研究長(zhǎng)鏈脂肪族烯烴的支鏈選擇性的(馬爾科夫尼科夫規(guī)則)烷氧羰基化反應(yīng)催化體系比較少。脂肪族支鏈酯類化合物在制藥、高分子材料、香料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。因此,開發(fā)一種通用的、高支鏈選擇性的適合長(zhǎng)鏈脂肪族烯烴的烷氧羰基化反應(yīng)體系具有重要意義。

Scheme 1. Markovnikov alkoxycarbonylation of aliphatic alkenes. (a) Recent work based on ligand control; (b) This work using P-N bifunctional ligand. 

近日,中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所羰基合成與選擇氧化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室低碳資源催化轉(zhuǎn)化組設(shè)計(jì)合成了一類含有聯(lián)吡啶結(jié)構(gòu)單元的咔唑基膦配體(P-N),通過聯(lián)吡啶基和膦位點(diǎn)分別與不同的金屬配位,以期實(shí)現(xiàn)雙金屬協(xié)同增強(qiáng)對(duì)反應(yīng)區(qū)域選擇性的調(diào)控?;赑dCl2/MnBr(CO)5/ P-N配體組成催化體系,實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)鏈脂肪烯烴的高選擇性轉(zhuǎn)化,得到了“馬氏規(guī)則”的支鏈羧酸酯產(chǎn)物(C2 selectivity)。脂肪族烯烴和芳香族烯烴均能高選擇性地生成支鏈羧酸酯(13種烯烴:產(chǎn)率:80%-91%,C2 selectivity:51%-97%)。此外,不同種類的醇也有很好的底物適用性(16種醇:產(chǎn)率:70%-95%,C2 selectivity:72%-85%)。 

與蘭州化物所羰基合成與轉(zhuǎn)化組王芳老師合作,研究人員通過實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算,對(duì)該反應(yīng)的機(jī)理進(jìn)行了研究。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,提出了一種鈀錳雙金屬催化烷氧羰基化反應(yīng)可能的機(jī)理。 

相關(guān)成果近期發(fā)表在Journal of Catalysis上(論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.jcat.2022.03.029)。 

該工作得到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院、江蘇省自然科學(xué)基金和蘭州化物所特聘人才計(jì)劃等的支持。

參考資料:http://www.licp.cas.cn/sy2018/xwdt/kydt/202206/t20220614_6460551.html

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