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潜手性酮类的不对称催化加氢反应是制备手性醇的重要方法之一,在工业上具有很大的应用价值。手性钌化合物是不对称加氢反应最有效的催化剂,近年来受到研究者的广泛关注。均相手性钌催化剂具有高活性和高选择性的优势,但是由于催化剂难以回收,造成生产成本高、环境污染等一系列问题,这些不利因素使均相催化剂在其工业化进程中受到了限制,因此科研工作者转向对能够使催化剂回收利用的非均相催化体系的研究。而传统的非均相催化通常由于活性组分不能与底物很好地接触,面临着非均相催化剂催化性能降低的问题。
随着室温离子液体的出现,为了兼顾均相催化体系和非均相催化体系的优点,人们将其融入非均相催化体系中,于是出现了固定化离子液体催化。它是指将溶有催化剂的离子液体固定在固体载体上,这样既能保持催化剂的活性,又能使催化剂回收利用,从而达到降低成本的目的。
本文首次采用固定化离子液体体系,将手性钌化合物固载到介孔材料MCM-48、MCM-41、SBA-15和无定形SiO<,2>表面,得到了四种非均相催化剂。采用FT-IR、XRD和N<,2>吸附-脱附等方法对得到的催化剂进行了表征。结果显示,钌活性组分被成功地固载到了载体孔道中,并且非均相催化剂保持了各自载体的特征孔道结构。
本文考察了制得的非均相催化剂在芳香酮不对称加氢反应中的催化性能。通过考察反应时间、氢气压力、反应温度等因素对反应结果的影响,得到了非均相催化剂催化苯乙酮加氢反应的最适宜条件。四种非均相催化剂在首次使用时均表现出了与均相催化剂相当的催化性能。实验表明,四种非均相催化剂都可以回收利用,在前三次的使用中催化剂性能基本没有变化。其中以无定形SiO<,2>为载体的催化剂在使用五次后转化率和ee值基本不变。其它三种以分子筛为载体的催化剂中,MCM-48固载的催化剂效果较好,其次是SBA-15固载的催化剂,以MCM-41为载体的催化剂效果较差。
本文同时考察了不同离子液体阴离子、苯环上邻位取代基以及钌化合物上不同双胺配体对加氢反应的影响。