ChemCatChem:Ru/Zr(OH)4在无添加剂条件下作为高效的转移加氢催化剂

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南昌大学化学与化工学院杨维冉团队报道了一种可在无碱添加剂下使用的高效氢转移催化剂Ru/Zr(OH)4。Ru/Zr(OH)4催化剂性能稳定,可重复使用5次以上,活性和选择性损失较小。该催化剂具有环境友好,活性高、稳定性好、底物普适性强等优点。



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氢化是有机合成中最基本的转化之一,广泛应用于精细化工、制药合成等工业过程中。氢化反应主要有两种方式,一种是加压H2直接供氢的氢化反应,另一种是有机氢供体(如醇或有机酸)供氢的催化转移氢化反应。其中转移加氢反应是直接加氢的一种极具吸引力的替代方法,因其对设备要求低、条件温和而成为近年来加氢科学的研究热点。但是目前绝大多数转移加氢反应需要添加碱来促进反应进行,这为转移加氢反应的应用带来了限制,例如:a)工业中反应容器的腐蚀;b)不适用于对碱敏感的底物;c)增加成本和运营复杂性。因此,我们希望开发出无碱催化转移加氢的催化剂。


针对以上问题,作者设计了Ru/Zr(OH)4非均相催化剂,通过利用碱性Zr(OH)4为载体,实现了在无碱添加剂的情况下高效催化氢转移反应,其中硝基、烯烃和醛/酮基均可作为有效的底物。对Ru/Zr(OH)4、Ru(III)/Zr(OH)4和Ru/ZrO2三种Zr基催化剂的表征和催化剂评价表明,Ru0是主要的反应活性物种,而氢氧化锆的碱位对催化剂活性起关键作用。钌与碱性Zr(OH)4载体的协同作用使其具有良好的催化活性。通过对照实验对其机理进行了研究,并通过1H固态核磁共振对Ru-H-和Ru-OH中间活性种进行了检测,在此基础上提出了Ru/Zr(OH)4催化剂还原硝基苯的详细机理。该催化剂具有底物范围广、稳定性好、催化过程简单、无需碱添加等优点,在化工领域具有潜在的应用前景。

文信息

Ru/Zr(OH)4 as an transfer hydrogenation catalyst under additives free

Condition

Dr. Yang Peng, Yang Huang, Ping Wang, Dr. Haiwei Jiang, Prof. Christophe Len, Dr. Yantao Wang, and Prof. Weiran Yang*

文章第一作者为博士生彭阳


ChemCatChem

DOI: 10.1002/cctc.202201132




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