亚胺及其衍生物作为一类重要的中间体,在染料、香料、有机合成、光学材料、农药、医药等精细化学品中有着广泛的应用。通常,亚胺及其衍生物的合成是以酮或醛为原料经Lewis酸催化剂还原胺化,而胺的制备是基于对硝基芳烃的选择性还原。近期,基于绿色化学概念相对应的串联催化在提高化学合成效率方面引起了极大的兴趣,其将不同反应同时耦合在单个的反应容器中进行,有效避免了中间产物的分离和纯化并减少了能源利用。因此,开发一种既具有硝基芳烃选择性加氢功能,又具有醛胺催化偶联功能的高效催化剂是一锅串联合成亚胺和仲胺的关键。近期,大连理工大学精细化工国家重点实验室梁长海教授领导的先进材料与催化工程团队针对“一锅法”合成亚胺及其衍生物,开发了一种具有类贵金属性能的硅化镍催化剂,在硝基苯和苯甲醛的一锅还原偶联反应中表现出优异的催化活性和稳定性。相关工作发表在Inorg. Chem. Front., 2020, 7, 82上,并被选作前内封面予以报道。
本论文采用有机金属聚合物的受控热解制备负载型硅化镍催化材料,具有操作简单安全,可在分子水平上简易精确地调变产物的化学计量比的优点。以乙酰丙酮镍对聚硅氮烷进行修饰改性,在还原气氛下,高温使Ni金属颗粒与SiCN载体之间产生了一种强相互作用,使催化剂的活性组分由单质Ni逐渐转变为Ni2Si,并以硝基苯和苯甲醛为原料,采用“一锅法”制备芳香胺类物质的反应对其催化性能进行了评价。研究表明:Ni2Si/SiCN-1000可高选择性(ca. 92%)的催化芳香胺类物质的生成,而金属Ni基催化剂催化大量苯甲醛加氢生成苯甲醇,改变了反应路径。在硝基苯和苯甲醛的一锅还原偶联反应中,Ni2Si/SiCN-1000催化剂不仅可高效催化硝基苯转化(转化率> 99%),且可用于各种芳香醛和硝基芳烃的还原偶联,并表现出优异的稳定性。上述研究工作为涉及芳香醛和硝基芳烃的还原偶联反应中催化剂的设计提供一种研究思路。
上述研究工作得到了国家自然科学基金以及大连理工大学专项研究经费的支持。Inorg. Chem. Front.是国际无机材料领域最具权威和影响力的学术期刊之一,由英国皇家化学学会出版发行,2018年影响因子为5.934,JCR Q1 (CHEMISTRY, INORGANIC & NUCLEAR)。
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