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贵金属催化剂的分离与回收一直是均相络合催化工业化的一个关键问题。过去二十年来,为解决这一问题,越来越多的研究集中在将催化剂固载在高分子或无机载体上,或将催化剂动态担载在与产物不互溶的流动相等称之为“均相催化剂的多相化”上,并已经取得了令人振奋的成果。本课题组最近提出的“温控相转移催化”正是这一领域的最新进展之一。 本文基于温控相转移催化理论,设计、合成了一类具聚醚链的非离子亚磷酸酯型膦配体OPGPP,在聚醚链的长度与亲油基大小匹配时,此类配体具逆反温度-水溶性特性——浊点。浊点温度的高低取决于分子结构中的亲水基即聚醚链的长度和亲油基的大小。研究还发现,某些无机盐的加入会降低配体浊点,浊点降低的大小跟加入无机盐的种类和量有关。 研究中设计了烯丙醇的常压水相加氢反应动力学来考察OPGPP与Rh形成的配合物催化剂的“逆反温度-水溶性”特性。发现反应过程中出现了反Arrhenius现象,当反应温度升高到浊点温度以上时,非离子水溶性膦配体铑催化剂会从水相析出而导致加氢速率的急剧下降。这一结果表明,OPGPP的浊点特性在一定温度范围内,会引起体系的相变,从而导致其过渡金属配合物产生特殊的“温控催化”过程。 依据温控相转移催化理论,具有浊点特性的配合物在水/有机两相体系中高于浊点的反应温度下,会从水相析出进入有机相催化反应进行,在反应结束后,温度降到浊点以下时,催化剂重返水相与产物分离。基于OPGPP的浊点性能,本文将OPGPP的铑配合物应用于催化水/有机两相1-正癸烯的氢甲酰化反应。详细考察了溶剂、反应时间、温度、压力、膦/铑比等各种因素对催化反应的影响。在反应条件Sub/Rh=1000,P/Rh=13,80℃,5.OMpa,反应3小时,烯烃转化率、醛收率均达95%以上,产物正/异比为0.91,经简单相分离,催化剂可循环使用,但经3次循环催化剂活性有明显下降。进一步实验发现,催化剂催化剂活性的下降主要与配体的水解有关。 为避免配体的水解,本文对在有机溶剂中的溶解性及其铑配合物在单有机相中高碳烯烃氢甲酰化的催化性能进行了研究。研究发现,上述配体在某些有机溶剂中呈现高温溶解、低温析出的温变特性。配体在有机溶剂中析出的程度跟聚醚链长度和溶剂有关。利用ICP-AES技术测定了不同长------------------ n度聚醚链的offiPP配体在不同有机溶剂中的溶解度。结果表明,低温下配体在非极性的烷烃中溶解度极低。将配体的这种温变特性用于均相催化反应,郁猕为分离回收催化剂的另飞径。研究表明,opoPP/Rh可剜地应用于催化无水存在的单有机相卜正癸烯氢甲酚化反应,在优化的反应条件:SUb/Rh=1000,P/Rh=13,90C,5.OMPa,反应4 ’J’时,烯烃转化率、醛收率均达95%以上,产物U异比为0 94。反应结束后,催化齐几乎全部析出,经简单倾倒分离,催化剂经循环使用6次,催化活性基本不变。 侧叩爪U/m\应用于单有机相催化体系中卜癸烯的氢甲酚化反应时,催化剂呈现高的活性,可以简易分离,经3次循环使用卜癸烯转化率仍保持在87%以上。 将opoP升Rh催化剂用于单有伽肿三聚丙烯氢甲酞化反应,催化齐也表现较高的活性。当反应条件为130oC,6.0 MPa,P/Rh=13和S/Rh=500时,反应gb可使烯烃转化率和醛收率MIJAfu76.1%和 74.4%。催化剂经循环使用3次,催化Stys性基本不变。