本项目以包括手性催化在内的选择性加氢、C-C偶联和氢甲酰化等为目标反应,提出在制备固体氧化物载体表面和介孔分子筛孔道中固定化离子液体的基础上,将特定结构和性质的过渡金属配合物固载于这些表面离子液体中,进而研究和开发其催化性能,并实现催化剂与产物的简单分离和重复使用。主要研究内容包括发展表面固定化离子液体的制备途径;制备不同结构和特性的配体,特别如水溶性/两亲性的单/双齿含膦配体等;考察金属前驱体和配体结构及性质对表面离子液体中过渡金属配合物结构的影响及规律,以及与催化性能的关联。本项目将离子液体所具有的独特化学性质与多相催化的特性和均相配位络合分子催化的优点相互结合,以期为开发离子液体的新功能、拓展配位络合催化化学和新催化材料的研究等提供基础依据。
本项目结合离子液体的性质和多相与均相配位催化的特点,主要结果包括(1)以介孔分子筛MCM-41、MCM-48和SBA-15及SiO2等为载体,通过表面化学键联和离子液体功能化担载型离子液体等途径,制备了新型固载化离子液体溶解的油溶性和水溶性铑膦配合物催化剂,考察其对长链烯烃氢甲酰化反应的活性、选择性和稳定性,并运用一系列表征手段关联催化剂结构与性能,得出固定于载体表面离子液体中的水溶性铑膦配合物结构稳定、可多次循环使用的结论。(2)提出"离子液体缓冲剂"的概念,并合成和表征了一类与常规非水溶剂和离子液体互溶、有明显缓冲能力的离子液体缓冲剂,研究了这类离子液体缓冲剂在非水体系中对选择性加氢和酶催化体系的催化剂结构与性能的调控作用。(3)研究了水溶性手性Rh和Ru配合物在离子液体-有机两相体系对潜手性烯烃不对称氢甲酰化反应,以及潜手性烯烃和芳香酮不对称加氢的催化性能,开辟了新的离子液体-有机两相不对称催化反应体系。(4)制备了一类溶于离子液体的树状大分子包埋纳米金属粒子催化剂,并研究其制备机理;该类催化剂结构稳定,有很高的催化加氢活性,并可实现树状大分子金属纳米粒子催化剂的多次循环使用。