铜配合物催化剂
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铜(Ⅱ)配合物抗癌活性研究进展金属配合物抗癌药物的研究已经成为抗肿瘤药物研究的热点之一。
越来越多的研究表明铜(Ⅱ)配合物具有较好的抗癌活性。
本文在参阅大量文献的基础上,对铜(Ⅱ)配合物的结构特征﹑和铂(Ⅱ)配合物的活性对比、与DNA的作用﹑与氨基酸的共价作用及对癌细胞的诱导凋亡作用等方面作了介绍。
标签:铜(Ⅱ)配合物;结构特征;抗癌活性;共价作用;诱导凋亡60年代末期,顺铂(cis-platin)做为抗肿瘤药物应用于临床,引导金属配合物抗癌药物研究步入了一个新领域,引起了人们对金属配合物抗肿瘤研究的重视。
近年来已证实锗、钼、钯、铜、锌等金属配合物也具有抗肿瘤活性,对金属配合物的研究已经成为抗肿瘤药物研究中的热点之一[1]。
铜是一种很重要的微量金属元素,它在人体内的含量仅次于铁和锌。
所有的动物、植物都需要靠它来生存和维持正常的生理机能。
同时铜还是机体内氧化还原体系中有着独特作用的催化剂。
目前已知铜存在于生物体内金属蛋白和金属酶的活性部位,对造血系统和中枢神经系统的发育,骨骼和结缔组织的形成以及皮肤色素的沉积等过程具有重要作用[2]。
铜作为配合物的活性中心还存在于具有生物功能的蛋白质分子中,其配合物多变的配位结构和活化小分子的催化活性,使其对生命体系有特殊的生物活性和催化作用。
而目前的研究表明:铜是生物体内正常的新陈代谢所必须的,亦是治疗许多疾病的一个主要因素。
近期研究也证实铜与肿瘤血管的形成有密切关系,因此铜配合物已成为抗肿瘤药物的研究热点。
早在1912年,德国就用一种由铜的氯化物和蛋黄素组成的混合物来治疗患有面部癌的患者。
这一治疗的成功说明铜化合物具有抗癌功能[3]。
在众多的过渡金属中,铜具有良好的配位特性,且其配合物具有良好的光裂解活性[4],众多的研究者们开始将铜配合物作为研究对象。
本研究在参阅大量文献的基础上,结合自己的工作,从以下几方面对铜(Ⅱ)配合物抗癌活性的研究进展作了介绍。
1 铜(Ⅱ)配合物的结构特征Cu(Ⅱ)金属原子的配位多含O、N原子,Cu(Ⅱ)配位数从4~6多变,配位构型有四面体、三角双锥、八面体等。
四氨合铜配合物原理
四氨合铜配合物是一种重要的化学配合物,它由四个氨分子和一个铜离子组成。
这种配合物在化学研究和应用中具有重要的地位和广泛的应用。
下面我将介绍一下四氨合铜配合物的原理和特点。
四氨合铜配合物的形成原理是通过氨分子与铜离子之间的配位作用。
氨分子中的氮原子与铜离子形成了配位键,形成了四氨合铜配合物。
这种配位作用在化学反应中起到了重要的作用,可以改变反应的速率、选择性和产率。
四氨合铜配合物具有一些特点和优势。
首先,它具有良好的稳定性和溶解性,可以在溶液中形成稳定的配合物。
其次,四氨合铜配合物具有较强的催化活性,可以促进许多化学反应的进行。
此外,它还具有良好的选择性,可以选择性地催化特定的反应。
四氨合铜配合物在催化剂、药物和材料等领域具有广泛的应用。
在催化剂领域,四氨合铜配合物可以用于有机合成反应、氧化反应、还原反应等。
在药物领域,它可以用于制备抗癌药物、抗生素等。
在材料领域,四氨合铜配合物可以用于制备导电材料、光电材料等。
四氨合铜配合物是一种重要的化学配合物,具有重要的应用价值。
它的形成原理是通过氨分子与铜离子之间的配位作用,具有良好的稳定性、溶解性和催化活性。
它在催化剂、药物和材料等领域具有广泛的应用。
四氨合铜配合物的研究和应用将为化学领域的发展做
出重要贡献。
铜系催化剂应用综述医药化工学院化学工程与工艺专业学生:陈立峰陈峰舒文强陈灵指导老师:摘要铜作为催化剂, 具有价格低廉、毒性低等优点, 此外, Cu物种比较温和而且配体简单, 正因为如此, 应用Cu 盐进行催化化学反应是目前非常热门的一个领域。
以下介绍Cu催化剂应用的研究与新应用。
关键词铜系催化剂合成甲醇催化剂铜系催化剂热分析铜系催化剂热相分析1 铜系催化剂的各方面应用2.1 Cu 催化交叉偶联反应2.1.1 Ullmann 反应早期的Ullmann 反应局限于卤代芳烃和芳基亲核化合物( 如芳胺、酚类、硫酚类等) 之间的偶联. 尽管实际起作用的是一价铜络合物, 在反应中人们通常使用过量的铜粉. 反应的温度通常高达200℃, 反应的后续处理困难, 反应产物复杂, 反应的产率也不高. 尽管如此, 由于在早期人们没有其它办法来实现亲电性sp2 碳与亲核试剂之间的直接偶联,Ullmann 反应仍然被合成工作者大量使用. 1998 年, 马大为等报道了卤代芳烃与A-氨基酸之间进行偶联得到N-芳基-A-氨基酸的反应. 这一反应使用CuI作催化剂, 溶剂为DMA, 反应条件较为温和. 利用该反应, 他们合成了重要的医药试剂Benzolactam-V8.2001 年, 马大为等又将上述催化体系应用到B-氨基酸的芳基化中, 同样取得了很好的结果(Eq. 1) . 他们发现B-氨基酸也可以加速反应的进行, 其机理类似于A- 氨基酸的芳基化过程. 利用这一反应, 他们成功地合成了SB-214857.(1) Buchwald 研究组最终找到了一种通用、温和、简单, 而且高效的碳、氮偶联方法. 使用该方法, Buchwald 等高产率地合成了一系列的芳香胺、脂肪胺、酰胺以及吲哚等芳基化产物. 作为一个成功的例子, 下面的成环反应可以使用CuI 作为催化剂, N, Nc-二甲基乙二胺作为辅助配体, 通过分子内的胺芳基化来实现( Eq. 2) . 该反应可在室温下进行, 产率很高.(2)同时, 他们还发现该催化体系有很好的选择性. 在单取代酰基肼的氮芳基化中, 以叔丁氧甲酰肼为底物和间位和对位取代的碘苯进行的反应时, 只是得到N-芳基化合物A,而苯甲酰肼和邻位取代的碘苯进行反应时, 得到的是Nc-芳基化合物B ( Eq. 3)(3) Buchwald 等最近将这一催化体系应用到碳、卤偶联化合物的制备. 他们发现以下的反应可以高效地将芳烃或者烯烃的溴化物转化为碘化物( Eq. 4 .(4)Cuny 等使用( CuOTf) 2PhMe 作为催化剂制备了具有生物活性的2-羟基-2c甲氧基二苯基醚(Eq.5) . 他们还应用该反应简捷地合成了有助于神经生长的药物verbenachalcone.(5)Venkataraman[ 46] 报道了CuI 催化的碳-硒交叉偶联反应( Eq. 6) . 该反应使用CuI 和2, 2c- 联喹啉亚铜作为催化体系, 以叔丁基钠( 对于富电子的芳香碘) 和碳酸钾( 对于贫电子的芳香碘) 作为碱, 合成了十八种的碳) 硒化合物, 最高的产率达到92%.(6)2.1.2Stille 反应Stille 反应通常是由钯催化的芳基锡化合物与芳基卤代物之间的交叉偶联反应. 目前该反应已经广泛地被应用在有机合成中, 用于制备各种不对称的芳香交叉偶联产物.由于锡烷化合物对于水汽和空气都是稳定的, 并且对很多的官能团表现出化学惰性, 因而它们应用范围很广. 同时, 由于Stille 反应中生成不溶的锡盐类, 所以可以很容易实现目标产物与副产物的分离.尽管Stille 反应通常由Pd 来催化, Roth 等。
金属铜配合物催化双氧水用于棉针织物的低温漂白张帆;张儒;周文常;周辉;汪南方【摘要】为解决传统高温练漂中棉针织物加工过程能耗高、纤维损伤大的问题,以N,N'-双(3-氨丙基)乙二胺和三(2-氨基乙基)胺分别和水杨醛反应生成席夫碱配体M和N,然后与铜盐反应制备金属铜配合物CuM和CuN用于棉织物低温漂白加工.借助红外光谱仪和核磁共振仪表征金属配合物的化学结构,研究CuM和CuN对双氧水的催化分解特性以及铜配合物-双氧水低温漂白工艺因素对织物白度的影响,并对比探讨了低温漂白与传统高温漂白工艺.结果表明:CuM和CuN催化双氧水(H2O2)分解反应级数为1,分解速率常数分别为0.055、0.042 min-1,远大于空白体系;采用CuN-H2O2体系在70℃漂白的棉织物白度为80.0%,与传统工艺相当,毛效和强力保留率优于传统工艺.【期刊名称】《纺织学报》【年(卷),期】2019(040)008【总页数】8页(P101-108)【关键词】铜配合物;催化分解;低温漂白;棉针织物;双氧水【作者】张帆;张儒;周文常;周辉;汪南方【作者单位】湖南工程学院环境催化与废弃物再生化湖南省重点实验室,湖南湘潭411104;湖南工程学院环境催化与废弃物再生化湖南省重点实验室,湖南湘潭411104;湖南工程学院环境催化与废弃物再生化湖南省重点实验室,湖南湘潭411104;广东溢达纺织有限公司,广东高明 528500;湖南工程学院环境催化与废弃物再生化湖南省重点实验室,湖南湘潭411104【正文语种】中文【中图分类】TS195.5纯棉针织物的传统练漂工艺需要高温促使双氧水产生漂白活性物种,而在98~100 ℃保温处理 40~60 min将消耗大量蒸汽,且高温碱氧加重纤维强力损伤和损耗,不利于染整清洁生产[1-2]。
相关研究表明,活化剂或催化剂可有效降低双氧水的分解活化能,而使之在较低温度条件下产生漂白的活性物种[3-5],从作用机制上可将他们分为有机活化剂[3]和金属仿酶催化剂[4]二大类。
buchwald铜催化反应
Buchwald铜催化反应是一种重要的有机合成方法,它是以铜作为催化剂,在有机合成中实现碳-氮键或碳-碳键的形成。
该反应以其高效、高选择性和广泛适用性而受到广泛关注。
Buchwald铜催化反应最常见的应用是在C-N键的构建中,即通过催化剂促使芳香胺和芳香卤化物之间形成新的C-N键。
这种反应对于药物合成、材料科学以及天然产物合成等领域具有重要意义。
在Buchwald铜催化反应中,通常使用的催化剂是含有铜和配体的配合物。
这些配合物能够稳定铜离子,并调节反应的速率和选择性。
常用的配体有JohnPhos、XPhos、BINAP等。
这些配体能够与铜形成配位键,并提供空间位阻,从而控制反应的立体化学和催化活性。
Buchwald铜催化反应的反应条件相对温和,通常在室温或略高温下进行。
反应溶剂可以是常见的有机溶剂,如二甲基甲酰胺(DMF)、二氯甲烷(DCM)等。
反应时间一般较短,通常在几小时到一天之间。
Buchwald铜催化反应的机理还在研究中,但一般认为其机理涉
及铜催化剂的活化、配体的配位和底物的反应等步骤。
具体的机理
细节可能因反应底物和配体的不同而有所差异。
总的来说,Buchwald铜催化反应是一种重要的有机合成方法,
通过铜催化剂和配体的协同作用,实现了碳-氮键或碳-碳键的形成。
该反应在有机合成中具有广泛的应用前景,并为合成化学领域的研
究和发展提供了重要的工具和方法。
铜配合物催化剂在甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯中的应用王贤松(成都有机化学研究所,2013E8003661027)摘要碳酸二甲酯(DMC)是重要的化工中间体原料,甲醇氧化羰基化法是合成DMC的清洁工艺,该工艺的关键技术在于选取合适的催化剂体系,众多的研究结果表明CuCln(n=1或2)系列配合物催化剂对合成DMC具有较好的催化性能。
目前以从CuCl、CuCl2衍生的CuMP、CuXnLm、Cu(phen)Cl2铜系配合物成为催化合成DMC良好工业应用前景的催化剂。
关键词铜配合物碳酸二甲酯氧化羰基化催化剂1 引言碳酸二甲酯(DMC),分子式为C3H603。
分子结构中含甲基、甲氧基、羰基等基团,具有多种反应性能。
广泛用于工程塑料聚碳酸酯、医药、农药的合成。
由于分子中含氧量高,在油品中溶解性好,加入油品可以提高辛烷值[1],降低汽车尾气中NO、CO的排放量。
碳酸二甲酯具有非常乐观的应用前景与经济效益。
碳酸二甲酯的传统合成方法是“光气法”,该方法使用了剧毒的光气作为原料,并且产生了大量强酸,工艺较为污染和落后。
逐步发展的清洁工艺有:甲醇氧化羰基化法、酯交换法、尿素醇解法等。
我国目前主要以酯交换法生产碳酸二甲酯,该方法的原料碳酸丙烯脂受石化资源的限制,且大规模生产受到技术限制。
甲醇液相氧化羰基化法以煤炭为原料,结合我国煤炭资源丰富、廉价,更适合大规模生产,是目前合成DMC 最有前景的方法[2]。
甲醇液相氧化羰基化合成DMC的关键技术问题在于制备合适的催化剂。
2 合成DMC铜系配位催化剂发展国内外对铜、钯、硒、钴4种催化体系进行了大量研究。
铜系配合物CuCln(n=1或2)和Pd2+被认为是重要且有效的催化剂[3]。
以钯配合物为催化剂时,DMC的选择性低,产品难分离,工业化价值小。
2.1 CuCl及CuCl2催化剂铜系催化剂以氯化亚铜为主,以于1983年实现了液相甲醇氧化羰基化合成DMC工业化,但氯化亚铜具有较强的腐蚀性,对反应器材料要求特别高,采取特殊的防腐蚀措施又会导致反应器传热困难等问题。
铜基催化剂性能及其应用铜基催化剂是一种重要的催化剂,因其在有机合成、化学能量转化等领域具有广泛应用而备受关注。
在本文中,将介绍铜基催化剂的性能、结构以及其在不同领域的应用。
1. 铜基催化剂的性能铜基催化剂的性能主要取决于其结构、表面活性中心的数量和反应条件等因素。
一般来说,较高的表面活性中心数量对于提高催化活性、选择性和稳定性非常有利。
此外,催化剂的比表面积越大,反应速率也越高。
在催化反应中,铜基催化剂通常表现出优良的催化活性和选择性。
例如,铜基催化剂可以在不使用昂贵的配体的情况下,在羰基化合物的催化反应中发挥催化作用。
此外,铜基催化剂还可用于脱氧化和氢化反应等。
2. 铜基催化剂的结构铜基催化剂的结构多种多样,包括单质铜、氧化物、硝酸盐、卤化物、有机配合物等。
其中,Cu/N/SiO2和Cu/ZrO2等纳米级铜基催化剂具有比较优越的结构和性能。
此外,铜基催化剂的表面结构也属于影响其性能的重要因素。
比如在Cu/Al2O3 催化剂表面上的Cu2O结构活性位,能够表现出优异的催化活性和选择性。
3. 铜基催化剂在有机合成中的应用铜基催化剂在有机合成中具有广泛的应用。
其中,常见的应用包括双烷基化反应、氧化反应、羧酸反应、[3+2]和[4+2]偶极环加成反应等。
在双烷基化反应中,铜基催化剂通常通过协同作用催化环烯基酮和烯丙酮的反应。
这种反应可以产生多种催化剂产物,其中包括α,β-不饱和化合物、富马隆产物等。
实验表明,铜基催化剂不仅具有高催化活性,而且具有较高的稳定性和选择性。
在氧化反应方面,铜基催化剂也常常作为催化剂的载体。
例如,Cu/N/SiO2纳米级铜基催化剂可以用于催化芳香族烃的氧化反应。
在这种反应中,铜基催化剂能够将氧化物作为活性中心并催化反应。
此外,在催化最近“口香糖反应”中,铜基催化剂也具有不错的催化效果。
这种反应可以直接从芳香基甲酸酯合成口香糖状的化合物。
该反应可以采用铜膦化合物作为催化剂,在反应过程中能够有效控制反应的膦无定型度和催化活性。
2018年第37卷第10期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·3879·化 工 进展三核铜配合物的合成、表征及其催化性能冷帅1,2,李云涛1,邓建国2(1西南石油大学材料科学与工程学院,四川 成都 610500;2中国工程物理研究院化工材料研究所,四川 绵阳 621900)摘要:采用溶剂热法合成了以三核碘化亚铜(CuI )四面体结构为活性中心的硅氢加成反应催化剂,探讨了物料比对产物收率的影响。
结果说明了当配体与碘化亚铜的摩尔比为1∶6时,产物收率最高。
通过元素分析、傅里叶红外光谱分析、X 射线光电子能谱分析、X 射线单晶体衍射分析、紫外可见光光谱分析、热失重分析对配合物的化学组成、空间结构及性能进行表征,并进一步通过甲基苯基乙烯基树脂和甲基苯基含氢硅油的硅氢加成反应进行催化固化效果验证。
结果说明了在催化剂填加量为0.04%、固化温度为150℃的优化条件下反应24h ,共混体系固化效果最佳。
该配合物对硅氢加成反应具有很好的催化性能,并且原料成本低、制备方法简单、晶体颗粒方便储存,有望解决硅氢加成反应中贵金属催化剂的高成本问题。
关键词:配合物;催化剂;硅氢加成;碘化亚铜;晶体;合成中图分类号:TQ426.61;O643.36 文献标志码:A 文章编号:1000–6613(2018)10–3879–06 DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2017-2271Synthesis, characterization and catalytic performance of tri-nuclearcopper complexLENG Shuai 1,2, LI Yuntao 1, DENG Jianguo 2(1School of Materials Science and Engineering, Southwest Petroleum University ,Chengdu 610500,Sichuan ,China ;2Institute of Chemical Materials ,China Academy of Engineering Physics ,Mianyang 621900,Sichuan ,China)Abstract :A complex catalyst with tetrahedron structure copper(I) iodide (CuI) as active center has been synthesized by solvent-thermal method ,which is then used in hydrosilylation. The effect of the material ratios on the product yield has been discussed in depth. The results show that when the molar ratio of ligand to CuI is 1∶6,the highest yield is obtained. The chemical composition ,spatial structure and properties of the catalyst have been studied by elemental analysis ,Fourier transform infrared spectroscopy analysis ,X-ray photoelectron spectroscopy analysis ,X-ray single crystal diffraction analysis ,UV-visible spectroscopy analysis and thermogravimetric analysis, respectively. Furthermore ,the catalytic performance has been tested by the hydrosilylation reaction of methylphenyl vinyl resin and methylphenyl hydro-silicone oil. The results indicate that the curing effect is the best when the blending system reacts for 24h under the addition of 0.04% complex at 150℃. The complex shows very good catalytic performance in hydrosilylation ,and can be synthesized with the advantages of low-cost raw materials ,simple preparation method and convenient storage. It is promising to solve the problem of the high cost of traditional precious metal catalysts in hydrosilylation.Key words :complex ;catalyst ;hydrosilylation ;copper(I) iodide ;crystal ;synthesis合材料。
双金属氰化物配合物(dmc)催化剂的预备及表征双金属氰化物配合物(dmc)作为一种重要的催化剂,在有机化学合成中有着广泛的应用。
本文将具体介绍dmc催化剂的制备及表征过程。
一、催化剂制备过程1、氰化合物的选择铜、镍、铁、钴等与铂、钯等元素均可形成双金属氰化物配合物。
而其中以铜和铂催化活性最高,因此选用铜和铂为实验材料。
2、催化剂配制将铜和铂的氰化物按照1:1摩尔比例称取,加入适量的异丙醇、甲苯等溶剂,搅拌至配合物充分溶解。
3、催化剂的还原将配合物的溶液加入到氢气氛下,通过还原反应,将氰化合物还原为金属态。
还原后,用氮气将空气完全排除,以保证催化剂的存放稳定。
二、催化剂的表征过程1、元素分析使用ICP-OES法对dmc催化剂进行元素分析,确定催化剂中铜和铂的含量。
2、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析将催化剂粉末样品通过涂敷的方式涂附在KBr片上,进行FT-IR分析,了解催化剂分子中的化学键和分子结构。
3、X射线荧光光谱(XRF)分析通过XRF分析,了解催化剂中有无其它杂质。
4、扫描电子显微镜(SEM)分析对dmc催化剂进行SEM观察,观测样品的形貌、表面形貌、粒径分布情况等。
综上所述,双金属氰化物配合物(dmc)催化剂的制备及表征过程包含了多个环节,其中制备过程的铜和铂的氰化物选择、催化剂配制及还原过程尤为关键,表征过程则主要包括元素分析、FT-IR分析、XRF分析、SEM分析等。
这些分析工具和方法的应用,可以有效地研究和改进催化剂的结构和性质,从而进一步提高dmc催化剂的催化活性和选择性。
铜配合物催化剂在甲醇氧化羰基化合成
碳酸二甲酯中的应用
王贤松
(成都有机化学研究所,2013E8003661027)
摘要碳酸二甲酯(DMC)是重要的化工中间体原料,甲醇氧化羰基化法是合成DMC的清洁工艺,该工艺的关键技术在于选取合适的催化剂体系,众多的研究结果表明CuCln(n=1或2)系列配合物催化剂对合成DMC具有较好的催化性能。
目前以从CuCl、CuCl2衍生的CuMP、CuXnLm、Cu(phen)Cl2铜系配合物成为催化合成DMC良好工业应用前景的催化剂。
关键词铜配合物碳酸二甲酯氧化羰基化催化剂
1 引言
碳酸二甲酯(DMC),分子式为C3H603。
分子结构中含甲基、甲氧基、羰基等基团,具有多种反应性能。
广泛用于工程塑料聚碳酸酯、医药、农药的合成。
由于分子中含氧量高,在油品中溶解性好,加入油品可以提高辛烷值[1],降低汽车尾气中NO、CO的排放量。
碳酸二甲酯具有非常乐观的应用前景与经济效益。
碳酸二甲酯的传统合成方法是“光气法”,该方法使用了剧毒的光气作为原料,并且产生了大量强酸,工艺较为污染和落后。
逐步发展的清洁工艺有:甲醇氧化羰基化法、酯交换法、尿素醇解法等。
我国目前主要以酯交换法生产碳酸二甲酯,该方法的原料碳酸丙烯脂受石化资源的限制,且大规模生产受到技术限制。
甲醇液相氧化羰基化法以煤炭为原料,结合我国煤炭资源丰富、廉价,更适合大规模生产,是目前合成DMC 最有前景的方法[2]。
甲醇液相氧化羰基化合成DMC的关键技术问题在于制备合适的催化剂。
2 合成DMC铜系配位催化剂发展
国内外对铜、钯、硒、钴4种催化体系进行了大量研究。
铜系配合物CuCln(n=1或2)和Pd2+被认为是重要且有效的催化剂[3]。
以钯配合物为催化剂时,DMC的选择性低,产品难分离,工业化价值小。
2.1 CuCl及CuCl2催化剂
铜系催化剂以氯化亚铜为主,以于1983年实现了液相甲醇氧化羰基化合成DMC工业化,但氯化亚铜具有较强的腐蚀性,对反应器材料要求特别高,采取特殊的防腐蚀措施又会导致反应器传热困难等问题。
氯化亚铜易与水和二氧化碳生成氢氧化铜和碳酸铜沉淀,使催化剂失活。
CuCl 在甲醇中不溶解,反应相为气液固三相,反应过程中溶液的pH变化不大。
CuCl2为催化剂时,合成反应只在气液相进行,CuCl2在甲醇中的溶解度大,溶液的pH 随催化剂用量增大而下降,氯离子在反应过程中流失,不仅催化剂失活,更造成强酸的环境对反应器腐蚀很严重。
当CuCl2去掉结晶水后,催化活性明显提高,经分析,发现Cu(OH)Cl和Cu(OH)导致活性明显下降。
等摩尔量的CuCl与CuCl2,CuCl的催化活性和选择性均好于CuCl2[4]。
针对氯化亚铜、氯化铜催化剂的这些问题,铜系催化剂的研究转为使催化剂活性高、腐蚀性小、寿命长。
2.2 不同配体与CuCl及CuCl2配位
当配体不同时,对铜系配合物催化剂的催化活性影响较大。
中科院成都有机所的研究表明,用吡啶、三苯基膦、EDTA同CuCl 配位时,吡啶可大幅度的加快DMC的生成速度,而三苯基膦和EDTA则完全抑制了DMC的产生[5]。
由此可推知以O、P为配位元素的Cu配合物不具备甲醇氧化羰基化合成DCM的催化能力。
同时,发现了含N、F元素的配体可加速DMC的生成。
在Rabb[6]等的研究中,试验了不同种类和数量的含N配体及卤素对合成DMC的影响,当配体加入后同卤化亚铜相比,催化活性和选择性得到了明显提高。
(NMI)4CuI 的活性最高,标准反应条件下,DMC选择性可达90%以上,甲醇的转化率达到50%以上。
以Cu(Ⅱ)代替Cu(Ⅰ)时,CuBr2同含N 配体配位后,CuBr2的催化性能明显改善,其中以(C3H7)4NBr/CuBr2的效果最好。
标准反应条件下,DMC选择性可达93.5%,甲醇的转化率达到58.1%[7]。
2.3 新型氯化亚铜配合物催化剂CuMP
中科院成都有机所经反复研究、试验,筛选出了含一定量配体的新型氯化亚铜配合物催化剂CuMP。
经过表征,CuMP催化剂的负荷能力强,平均值达到了 1.5g DMC/(g·cat·h),最高可达 2.0g DMC/(g·cat·h),同时具有了很好的耐水性。
100L反应器上进行了工程放大,实验表明该催化剂活性高、腐蚀性小、寿命长。
现已成功开发出了100t/a CuMP催化剂的工业生产技术。
该技术批量生产的催化剂在4000t/a 甲醇液相氧化羰基化合成DMC的工业性实验转置应用结果表明,CuMP催化剂活性高、选择性高、寿命长、在2000小时内性能保持稳定,腐蚀性较小,已从根本上解决了甲醇氧化羰基化的腐蚀性问题[8]。
CuMP催化剂同国内外有代表性的同类催化剂比较,在反应条件基本相同时,生产能力和寿命、抗腐蚀能力都达到了很高的水
平,4000t/a甲醇液相氧化羰基化合成DMC 的工业性实验结果更显示出CuMP催化剂极具竞争力的工业应用价值。
2.4 新型Cu(Ⅱ)配合物催化剂
针对氯化亚铜体系的不足,采用稳定性更佳的Cu(Ⅱ),腐蚀性更小的Br-,添加活性配位剂L,形成配合物催化剂CuX n L m。
实验结果表明CuX n L m配合物催化剂体系比CuCl稳定[9],CuX n L m催化剂具有较高的活性,DMC在液相中的质量分数稳定在26%以上,副产物的质量分数不高于1.5%,催化剂的平均负荷能力为1.73 g DMC/(g·cat·h)。
从使用过程中催化剂的形态、重复使用性等与CuCl相比,CuX n L m工业应用前景更良好。
配体加入提高了CuCl和CuCl2的活性,降低了对反应设备的腐蚀,但催化体系不具有确定的结构。
根据杜治平等[10]的研究,同(C3H7)4NBr/CuBr2、CuCL/Phen-PS、CuCl2+NMI相比,以1,10-邻菲罗啉(phen)同CuCl2制备的Cu(phen)Cl2催化剂在较低的氧分压下催化活性更高。
Cu(phen)Cl2为四配位平面结构[11]。
应用于甲醇氧化羰基化合成DMC,当Cu(phen)Cl2浓度为0.011mol/L时,150℃,4.0MPa,一氧化碳与氧气分压比为19时,TON可达51.5。
实验结果表明Cu(phen)Cl2具有较高的热稳定性[12],而且phen与Cu(Ⅱ)具有σ-π配位作用而具有较高的催化活性。
3 总结与展望
CuCl n(n=1或2)系列配合物催化剂对甲醇氧化羰基化合成DMC具有较好的催化性能,单一的CuCl和CuCl2作为催化合成DMC的催化剂,存在着氯离子在反应过程中流失、催化剂易与水等反应而导致催化剂失活,更造成强酸的环境对反应器严重腐蚀。
采取适当的配体同CuCl 或CuCl2配位之后,催化活性、稳定性得到提高,催化剂造成的腐蚀设备得到有效控制,特别是CuMP催化剂展现出良好的工业应用前景。
同CuCl 和CuCl2相比CuX n L m、Cu(phen)Cl2催化剂也展现出更好的应用前景。
以Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)为中心离子配位的催化剂,催化剂的各项性能得到了提高,但目前还是缺少对催化剂本身配位分子结构的确定,配位催化DCM合成的机理研究较少,铜系配位催化剂的研发还没形成一定的理论。
参考文献
[1][8]王公应,刘绍英,陈彤,殷霞.碳酸脂绿色合成技术研究进展.[J].精细化工,2013,30(4).
[2][3]杜治平,周彬,雄剑,黄丽明,林志坤,吴元欣.甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯催化剂研究进展.[J].化学工程,2012,40(8).
[4][5]王公应,王越.新型甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯(DMC)催化剂的研究.[J].精细与专用化学品,2000,20.
[6]VOLKER R,MICHAEL M,JORG S. Ligand effects in the copper catalyzed aerobic oxidative carbonylation of methanol to dimethyl
carbonate(DMC) [J].J M ol Catal A:Chemical ,2001,175:51-63 [7]LIU D H,HE J,SUN L B,et al. Cupric
bromide-de-rived complex: an effective homogeneous
catalyst for oxidative carbonylation of methanol to dimethyl carbonate [J].Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers,200,283:1-6
[9]杨洋,刘晓勤,刘定华,姚虎卿.新型铜络合催化剂用于羰基合成碳酸二甲酯的工艺过程.[J].南京工业大学学报,2006,28(1). [10][12]杜治平,周彬,黄丽明,黄晨,吴元欣,王存文,孙炜.Cu(phen)Cl2催化甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯.[J].催化学报,2012,33(4).
[11]B.Louis,C.Detoni,N.M.F.Carvalho,C.D.Duarte,O.
A.C.Antunes.Appl Catal A,2009,365:218。