以水介质中烯丙基醇异构化反应为目标反应,采用雾化自组装结合原位稼接技术,制备具有纳米介孔结构的负载型有机金属催化剂,实现均相催化剂的固载化。通过添加修饰剂、改变孔结构和孔表面化学,进一步改善催化活性和选择性(包括化学和立体选择性),为目标反应筛选出新型高效多相有机金属催化剂。挑战传统有机合成通常需要在有机溶剂中进行的的局限,为开拓环境友好介质中的有机反应提供新思路。同时,研究催化剂结构与催化性能的关系,从理论上进一步探索催化剂活性中心的本质及其影响因素。
本项目的重点在于开发功能化介孔材料的催化性能,将其应用于水相清洁有机反应中。对于功能化的理解既可以是在介孔氧化硅材料上后嫁接的官能化基团,也可以是在合成无机材料的同时即引入官能基团,获得有机-无机纳米复合材料,甚至可以合成介孔聚合物和介孔碳。由于这些材料的表面引入了有机基团,因此带来了有机官能团所特有的极性、反应性、柔性等特点,可很大程度改变原来单一的氧化硅的无机骨架性质和表面特性。将这些材料进一步固载有机金属配合物、酶等获得的多相催化剂,应用在水介质中的有机反应中,有利于选择性的吸附有机底物,提高催化活性。例如,将Ru(II)/PPh2-SBA-15催化剂应用在水相Ph-CH(OH)(CH2)3CH=CH2的重排反应中,底物转化率达到71%,选择性达到98%,这一结果与均相催化剂相当。其可重复利用7次的结果则远远优于后者。进一步通过调变介孔材料载体的孔道尺寸、孔道构型和表面化学性质,探索了载体结构与催化活性之间的关系,并给出了反应机理,对催化剂的进一步优化给出了有利的指导。这些研究为介孔材料的工业化应用打下一定的基础,并为绿色化学提供新的思路。