关于铂系金属有机催化剂的学习与探讨

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铂族金属催化剂的研究及应用

铂族金属催化剂的研究及应用

铂族金属催化剂的研究及应用铂族金属是一类具有非常特殊的物理和化学性质的元素,其在催化领域中担当着重要的角色。

由于其在化学反应中具有高效、低毒性、高选择性等特性,铂族金属催化剂广泛应用于许多领域,包括工业、生物学、医学、材料科学等。

一、铂族金属的催化剂特性铂族金属催化剂通常以粉末或者薄膜的形式存在,其在催化反应中可以通过在中间态上或者在转化前后通过不同的路线加速反应速率,从而实现催化作用。

这个加速作用通常通过以下两种方式实现。

1. 活性位点铂族金属具有非常复杂的晶体结构,其中包含许多不同的原子形态,这些原子在表面上形成了许多不同的活性位点。

这些活性位点对于促进化学反应具有关键性作用,可以通过增加表面能量和机械力,使反应物分子更容易被吸附,并加速反应速率。

2. 电子调控铂族金属的全电子结构非常复杂,其d电子数目对于反应物的吸附、转化等过程具有重要意义。

调控铂族金属的电子结构,例如通过封闭或者磁性变化等方式,可以改变其电荷密度、磁性和反应能量等参数,从而促进或者抑制特定反应的发生。

二、铂族金属的应用领域铂族金属催化剂在众多领域中都有应用,其中一些比较重要的应用领域包括以下几个。

1. 石油化工石油化工行业是铂族金属催化剂的主要应用领域之一,例如铂族金属催化剂在炼油、加氢、合成氨、合成甲醇、氧化异丙醇和裂解丙烷等过程中都有广泛的应用。

这些催化剂不仅可以提高反应产率、改善产物品质,还可以降低生产成本。

2. 化学合成在化学合成领域,铂族金属催化剂被广泛应用于合成胆固醇、橙红假单胞菌色素、塑化剂和合成润滑油等过程中。

铂族金属催化剂不仅可以提高反应选择性和产率,还可以减少副产物的产生,从而降低生产成本。

3. 生物学铂族金属催化剂在生物学中也有广泛的应用,例如铂族金属催化剂在DNA合成、RNA合成和蛋白质合成等过程中都有重要的作用。

此外,铂族金属催化剂也是一些生物传感器和抗癌药物的关键组成部分。

4. 材料科学铂族金属催化剂在材料科学中也有非常广泛的应用,目前最常见的应用领域包括燃料电池、电解水制氢和甲醇重整等过程中。

铂族金属催化剂用于有机合成反应的研究进展

铂族金属催化剂用于有机合成反应的研究进展

铂族金属催化剂用于有机合成反应的研究进展金属催化合成是一种强有力的有机合成方法,已被广泛应用于有机合成的各个领域。

铂族金属催化剂是一类重要的金属催化剂,由于其优异的催化效果和广泛的适用范围,在有机合成反应中受到了广泛的关注和研究。

本文将介绍铂族金属催化剂用于有机合成反应的研究进展。

一、铂族金属催化剂的分类铂族金属催化剂包括铂、钯、铑、钌、铱等五种金属催化剂。

其中,钯催化剂是使用最广泛的一类,其次是铑、铂、钌和铱。

二、铂族金属催化剂的合成铂族金属催化剂的合成方法多种多样,一般分为以下几类:1. 先进的催化剂合成方法先进催化剂合成方法包括单分散自支撑的纳米催化剂以及均一化学物质合成的催化剂。

这种方法可以制备出高效、选择性高的催化剂。

2. 特殊合成法特殊合成法包括共沉淀法、微波合成法、热分解法、光化学合成法等。

三、铂族金属催化剂在有机合成反应中的应用铂族金属催化剂广泛应用于质子化反应、碳碳键的形成反应、还原和氧化反应、氢化反应、异构化反应、选定的有机合成反应等众多领域。

1. 质子化反应铂族金属催化剂可以在加氢作用下,促进烯烃的质子化反应,使其形成烷基化产物。

这种方法既可以用于众多化学反应如18-烷化反应、构建手性中心等的化学反应。

这种反应可以通过手性配体的引入来使反应产生相应的手性产物,具有巨大的应用潜力。

2. 碳碳键的形成反应铂族金属催化剂可以促进碳碳键形成反应,形成碳-碳键。

例如,钯催化剂、铂催化剂、铑催化剂、钌催化剂等都可以作为碳碳键形成反应的催化剂,可以用于寻找新的有机反应途径。

3. 还原和氧化反应钯催化剂和铂催化剂在还原和氧化反应中有重要的应用。

例如,钯催化还原已被广泛用于苯环和噻吩环上的卤素化合物的还原,铂催化氧化已被广泛用于醇和酚的氧化。

4. 氢化反应铂族金属催化剂还被广泛用于氢化反应,铱催化剂和钯催化剂在炔烃和叠氮化合物的氢化反应中使用最广泛。

5. 异构化反应钌催化剂则在苯环和噻吩环上的的氢化反应中适用最广,称为酰胺烯异构化反应。

有机合成中的铂族金属催化剂研究与优化

有机合成中的铂族金属催化剂研究与优化

有机合成中的铂族金属催化剂研究与优化近年来,有机合成领域的铂族金属催化剂引起了广泛的研究兴趣。

铂族金属包括铑(Rh)、钌(Ru)、钯(Pd)、银(Ag)、铂(Pt)、金(Au)等,它们在有机合成中展现出了独特的催化性能和广泛的应用前景。

本文将重点探讨铂族金属催化剂的研究与优化。

1. 铂族金属催化剂的活性与选择性铂族金属催化剂的活性和选择性是其优秀催化性能的关键因素。

通过调节催化剂的配体、溶剂、反应条件等因素,可以实现对底物的高效转化和高选择性。

例如,钯配合物催化的Suzuki偶联反应中,通过改变配体的结构、溶剂的性质以及底物的结构等因素,可以实现对芳基溴化物和芳基硼酸酯的高效耦合反应。

铂配合物催化的氢化反应中,选择合适的配体可以使反应以高转化率和对映选择性进行。

因此,铂族金属催化剂的活性与选择性是研究和优化的重要方向。

2. 合成方法的优化与改进铂族金属催化剂的合成方法对其催化性能具有重要影响。

有效的合成方法可以提高催化剂的纯度、稳定性和活性。

传统的合成方法如热解法和湿化学法,虽然具有一定的合成优势,但存在对环境的污染和合成过程的不可控性。

因此,近年来研究人员提出了多种改进和优化的合成方法。

例如,采用溶胶-凝胶法制备的铂催化剂,具有纳米尺寸、均一分布和较高的比表面积,其在有机合成中表现出优异的催化性能。

此外,还有一些新的合成方法如微波辅助合成、溶液相热分解法等,这些方法在提高铂族金属催化剂的合成效果方面发挥着重要作用。

3. 催化剂的稳定性与再生在有机合成过程中,催化剂的稳定性和再生性能直接影响催化反应的连续性和经济性。

铂族金属催化剂在催化反应中可能会受到空气、水分、浓酸等外界环境的影响,导致其活性和选择性下降甚至失活。

因此,研究人员针对铂族金属催化剂的稳定性与再生性进行了广泛的研究。

一种常见的方法是添加稳定剂,如磷酸盐、亚胺和克雷特尔等,可以有效地提高催化剂的稳定性和再生性。

此外,还有一些基于浸渍法和离子交换法的再生方法,可以实现对失活催化剂的再生和循环使用。

铂族金属催化剂的合成及其性能研究

铂族金属催化剂的合成及其性能研究

铂族金属催化剂的合成及其性能研究铂族金属催化剂一直被广泛应用于各种化学领域,如有机合成、电催化、能源转换等。

因此,针对铂族金属催化剂的合成及其性能研究一直是一个热门话题。

本文将就铂族金属催化剂的合成及其性能研究进行讨论。

一、铂族金属催化剂的定义及特点铂族金属催化剂是以铂族金属为主要催化剂的催化剂系列,包括铂、铱、钌、钯、铑和锇等。

这些催化剂具有一定的共性,如对吸氢能力强、电催化活性高、对氧化还原能力敏感等。

二、铂族金属催化剂的合成方法铂族金属催化剂的合成方法有很多种,如共沉淀法、物理混合法、溶胶-凝胶法、水热法、微波煅烧法等。

其中,共沉淀法和物理混合法是应用最广的两种方法。

1. 共沉淀法共沉淀法是一种典型的化学还原法,在该方法中,催化剂制备的过程主要是通过化学反应实现的。

在实验中,通常需要铂族金属的盐和还原剂织合在一起,在加热和搅拌的条件下,使金属离子还原生成纳米粒子,并最终获得相应的催化剂。

共沉淀法的优点是制备工艺简单,成本低,适用于大规模生产。

2. 物理混合法物理混合法是将铂族金属前驱体和载体混合在一起,并在一定条件下经过高温处理而得到的催化剂。

这种方法强调了载体对提高铂族金属催化剂的性能的重要性。

物理混合法的优点是成本低,易于控制配比,但存在稳定性较差、难以控制粒径等缺陷。

三、铂族金属催化剂的性能研究铂族金属催化剂在各种领域的应用,取决于其催化性能的优劣。

通常在研究铂族金属催化剂性能时,会考虑诸如催化剂的晶体结构、活性位点、表面电荷等因素。

目前,尤其是对于纳米级铂族金属催化剂,对这些因素的研究颇受关注。

1. 催化活性研究通过X射线衍射仪、高分辨透射电镜等技术,可以确定催化剂的晶体结构和纳米粒子的尺寸分布。

此外,哈维氏活性检测器可以评估铂族金属催化剂的活性。

通过这些手段,可以定量分析铂族金属催化剂在一定条件下的催化活性差异。

2. 活性位点研究铂族金属催化剂的催化活性与其活性位点的性质密切相关。

铂族金属在催化剂中的作用机理研究

铂族金属在催化剂中的作用机理研究

铂族金属在催化剂中的作用机理研究催化剂是现代化学工业中极为重要的一种材料,广泛应用于化学反应、环保、制药等产业。

其中,铂族金属(铂、钯、铑、钌、铱、鲁)作为一类重要的催化剂元素,其催化机制广受关注。

在催化剂的应用中,铂族金属具有良好的催化活性和选择性,能够提高反应速率和产物收率。

因此,探究铂族金属在催化剂中的作用机理具有重大的科学意义和应用价值。

一、铂族金属的催化机制催化剂中金属的作用机理被称为“硬酸碱理论”。

铂族金属具有良好的电子结构和催化性能,是一类重要的过渡金属元素。

其催化机制与加速反应的形式和反应类型有关。

铂族金属在反应中通常扮演双电荷的催化剂中心,与物质之间发生化学作用。

对于不同的反应机制,铂族金属的催化机理也不尽相同。

例如,在氧化反应中,铂族金属可以通过氧化物的形式催化反应,进一步减少反应中的惰性原子间的化学键数量,促进反应的进行。

在加氢反应中,铂族金属的催化机理与氢气分子吸附和解离有关。

在加氢反应中,铂族金属可以吸附氢气分子并将其解离成氢离子,并与反应物中的多个双键发生化学反应,形成单键或更复杂的框架结构。

二、铂族金属的热稳定性和电化学性质铂族金属也是一类具有独特热稳定性和电化学性质的过渡金属元素。

在高温下,铂族金属呈现出相对较高的抗氧化性和反应稳定性。

此外,铂族金属也具有良好的电化学性质,能够将反应物与催化剂之间的电子传输提高到更高水平,增加催化反应的速率和效率。

三、铂族金属在现代工业中的应用铂族金属广泛应用于化学工业、石油化工、制药、环保、工程材料等领域。

铂族金属在催化转化中引起了大量的关注,其中最为重要的应用包括:1.催化剂:铂族金属广泛应用于多种重要的催化剂中,例如汽车尾气催化转化器、工业氢气加氢催化器以及石油催化精制工艺中的脱氧催化剂。

2.电子材料:铂族金属具有良好的电化学性质,广泛应用于电池、电容器、燃料电池等电化学设备制造领域。

3.制造业和金属加工:铂族金属在制造业中被广泛应用,是航空航天、天文学和生物技术等领域中不可缺少的原材料。

铂族金属催化剂的研究进展

铂族金属催化剂的研究进展

铂族金属催化剂的研究进展催化剂是化学反应中的重要角色,可用于加速化学反应,节约反应能量和化学品,减少反应副产物的产生。

铂族金属催化剂是一类常用的催化剂,其在有机合成、环保化学、能源领域等方面的应用十分广泛。

本文将从铂族金属催化剂的定义、类型以及研究进展等方面进行探讨。

一、铂族金属催化剂的定义与特点铂族金属催化剂是指以铂、钯、铑、钌、铱、铍等元素为催化剂,可促进化学反应的产生,并能在反应结束后自身再次升级,以便进行下一轮的反应。

其最主要的特点是反应活性高、选择性强、寿命长和催化速率快。

二、铂族金属催化剂的类型根据铂族金属催化剂的组成和用途,可分为贵金属催化剂、非贵金属催化剂和协同催化剂三种类型。

1.贵金属催化剂贵金属催化剂是指使用铂、钯、铑、钌、铱等贵金属制成的催化剂。

这些催化剂具有良好的反应活性和选择性,应用领域非常广泛,如汽车尾气处理、石油加工等。

然而,贵金属催化剂价格较高,仅能在特殊的场合和需要高度稳定反应的场合中使用。

2.非贵金属催化剂非贵金属催化剂是指使用铁、镍、钴、钨等非贵金属制成的催化剂。

这种催化剂不仅具有贵金属催化剂的优点,还具有低成本的优势。

随着技术的不断创新和进步,非贵金属催化剂在电催化、光催化等方面有着非常广泛的应用前景。

3.协同催化剂协同催化剂是指铂族金属和其他未能达到催化反应标准的催化剂共同起作用时的催化剂。

相比贵金属催化剂和非贵金属催化剂,协同催化剂的反应活性和选择性更好。

三、近年来,随着新材料和新技术的不断涌现,铂族金属催化剂研究领域也取得了不少进展。

1.氧还原反应催化剂氧还原反应是指氧气与还原剂进行反应,通过电子传递将化学能转化为电能。

氧还原反应催化剂特别适用于燃料电池、电化学传感器和电化学储能等领域。

近年来,研究人员发现,通过对铂族金属表面修饰,可以优化铂族金属催化剂的活性和选择性,从而提高氧还原催化反应的效率和催化剂的寿命。

2.有机氧化和加氢反应催化剂有机氧化和加氢反应是有机化学合成领域中比较重要的反应类型,可用于生产医药、化妆品、香料等高附加值的产品。

铂族金属作为催化剂的研究进展

铂族金属作为催化剂的研究进展

铂族金属作为催化剂的研究进展催化剂是在化学反应中起催化作用的物质。

它可以改变反应的速率、方向和特异性;使反应条件降低;促进不同反应的进行等等。

铂族金属具有优异的催化性能,成为了各个领域不可或缺的催化剂。

铂族金属主要包括铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)、钌(Ru)、铱(Ir)和鲁尼姆(Os)等六种元素。

这些元素的化学性质相似,因此也有很多相同的应用领域。

下面我们将简要介绍铂族金属在几个典型应用中的研究进展。

1. 化学反应催化铂族金属在化学反应中的催化应用主要集中于有机合成过程中。

以铂族金属作为催化剂的有机合成反应主要包括:氢化反应、甲基化反应、羰基化反应、异构化反应和羟基化反应等等。

其中最为常见的氢化反应是以钯为主要催化剂,这一领域的研究也相对比较成熟。

不过,目前以铂为催化剂的化学反应研究仍在不断进行中。

研究人员发现,通过控制配体的选择和载体的结构等因素,可以提高铂族金属的催化活性和选择性。

2. 燃料电池燃料电池是将化学能直接转化为电能的一种设备。

铂族金属作为燃料电池的关键催化剂,在电极反应中发挥着至关重要的作用。

过去,燃料电池的制造成本非常高,限制了它的大规模应用。

但是随着新的制备方法和配料技术的不断发展,燃料电池的生产成本得到了大幅降低。

同时,钯和铂等铂族金属的使用也探索出了新的途径,如利用纳米材料等。

3. 污染物处理铂族金属是催化处理污染物的有效催化剂。

它们可以降解有害气体、处理废水、减少垃圾等。

其中,钯作为典型的污染物处理催化剂,广泛应用于车用废气处理、污水处理和垃圾处理等方面。

近年来,随着技术的不断改进,铂族金属也在逐渐开发出更高效的污染物催化处理方法。

综上所述,铂族金属作为重要的催化剂,应用领域广泛,发挥着不可替代的作用。

在未来,随着研究深入发展和产业化推广,铂族金属的应用价值仍将不断提高。

铂族金属催化剂的活性及稳定性研究

铂族金属催化剂的活性及稳定性研究

铂族金属催化剂的活性及稳定性研究随着能源危机的不断加剧,环保意识的逐渐增强,绿色化学技术及新能源技术得到了广泛关注。

而催化是一种广泛应用于化学领域的技术,很多反应必须通过催化才能够完成。

铂族金属催化剂(包括铂、钯、铑、钌、铱、锇)作为最重要的催化剂之一,具有催化活性高,选择性好的优点,被广泛用于化学工业、环境保护、能源转化等领域。

本文将重点介绍铂族金属催化剂的活性及稳定性研究。

一、铂族金属催化剂的活性研究催化剂的活性是指催化剂在一定的反应条件下,对反应物质发生化学反应的能力,是衡量催化剂性能的重要指标。

铂族金属催化剂被广泛应用的原因之一,就是由于其催化活性高。

下面将以铂为例,介绍铂催化剂的活性研究。

铂在许多反应中表现出优异的催化性能,如烷基化、芳基化、烯烃加氢和脱氧等反应。

但是,铂的催化活性除了跟其本身的电子结构、表面缺陷、晶面反应等因素有关之外,也与其状态、形貌、晶核等因素密切相关。

因此,铂的催化性能的优化就需要对上述因素进行深入研究。

1. 状态对铂催化活性的影响铂的状态是指催化剂的结晶状态或晶体形貌,在不同状态下,铂的催化活性表现不同。

许多研究表明,纳米铂催化剂的活性要比块状铂催化剂高。

而纳米铂的活性差异则与其表面能、晶体形貌、表面氧化物等因素密切相关。

另外,铂的氧化态与还原态也会直接影响其催化活性。

研究表明,对于某些反应,还原态铂催化剂的活性明显高于氧化态铂催化剂。

2. 形貌对铂催化活性的影响铂的晶系和形貌也会影响其催化活性。

研究表明,多晶体铂催化剂的活性要高于单晶体铂催化剂,并且,还可以通过调节多晶体铂的晶粒度来控制活性。

3. 晶核对铂催化活性的影响晶核是晶体生长的开始,在晶核成长阶段就会对形貌和结构产生影响。

研究表明,较优的晶核可以提高铂的晶面反应活性,增加铂催化剂的活性。

二、铂族金属催化剂的稳定性研究催化剂的稳定性是指催化剂在反应条件下的稳定性,包括催化剂的热稳定性、机械稳定性、毒物抗性等方面。

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关于铂系金属有机催化剂的学习与探讨
发表时间:2018-07-18T16:16:57.313Z 来源:《科技中国》2018年2期作者:杨泽
[导读] 摘要:参与反应的催化剂,就是通过加入某种中间物质,将所要进行的反应引向另一条路径来完成反应,其中新的反应路径所需活化能与原反应不同,催化剂本身通过一系列的反应又回到最初的状态。

人们通过向反应加入催化剂改变反应速率,使其向有利的方向进行。

摘要:参与反应的催化剂,就是通过加入某种中间物质,将所要进行的反应引向另一条路径来完成反应,其中新的反应路径所需活化能与原反应不同,催化剂本身通过一系列的反应又回到最初的状态。

人们通过向反应加入催化剂改变反应速率,使其向有利的方向进行。

关键词:铂系金属;有机催化剂;学习;探讨
18世纪中叶,铅室法制硫酸中用二氧化氮作催化剂是工业上采用催化剂的开始。

催化这个词是1835年J.J.贝采利乌斯引用到化学学科中来的。

1902年W.奥斯特瓦尔德将催化定义为:“加速化学反应而不影响化学平衡的作用。

”1910年实现合成氨的大规模生产,是催化工艺发展史上的里程碑。

所谓参与反应的催化剂,就是通过加入某种中间物质,将所要进行的反应引向另一条路径来完成反应,其中新的反应路径所需活化能与原反应不同,催化剂本身通过一系列的反应又回到最初的状态。

人们通过向反应加入催化剂改变反应速率,使其向有利的方向进行。

一、催化剂的发展历程:
从催化剂到金属催化剂再到有机金属催化剂,催化剂的发展中间经历了漫长的过程,早在公元前,中国已会用酒曲(生物酶催化剂)造酒。

回顾其发展,仍可大致分为几个阶段:
1、萌芽时期(20世纪以前)
1740年英国医生J.沃德在伦敦附近建立了一座燃烧硫磺和硝石制硫酸的工厂,接着,1746年英国J.罗巴克建立了铅室反应器,生产过程中由硝石产生的氧化氮实际上是一种气态的催化剂,这是利用催化技术从事工业规模生产的开端。

1875年德国人E.雅各布在克罗伊茨纳赫建立了第一座生产发烟硫酸的接触法装置,并制造所需的铂催化剂,这是固体工业催化剂的先驱。

铂是第一个工业催化剂,现在铂仍然是许多重要工业催化剂中的催化活性组分。

19世纪,催化剂工业的产品品种少,都采用手工作坊的生产方式。

由于催化剂在化工生产中的重要作用,自工业催化剂问世以来,其制造方法就被视为秘密。

这时的催化剂也没有大致的分类,体系并不完善。

2、奠基时期(20世纪初)
在这一时期内,制成了一系列重要的金属催化剂,催化活性成分由金属扩大到氧化物,液体酸催化剂的使用规模扩大。

同时,工业实践的发展推动了催化理论的进展。

1925年H.S.泰勒提出活性中心理论,这对以后制造技术的发展起了重要作用。

金属催化剂,氧化物催化剂以及液态催化剂便是在这时开始出现。

3、大发展时期(20世纪30~60年代)
此阶段工业催化剂生产规模扩大,品种增多。

在第二次世界大战前后,由于对战略物资的需要,燃料工业和化学工业迅速发展而且相互促进,新的催化过程不断出现,相应地催化剂工业也得以迅速发展。

随着规模扩大,品种增多,有机金属催化剂,选择性催化剂,加氢精制催化剂,分子筛催化剂以及大型合成氨催化剂系列逐渐系统化,体系化地发展起来。

4、更新换代时期(20世纪70~80年代)
在这一阶段,高效率的络合催化剂相继问世。

为了节能而发展了低压作业的催化剂;固体催化剂的造型渐趋多样化;出现了新型分子筛催化剂;开始大规模生产环境保护催化剂;生物催化剂受到重视。

二、关于铂系金属催化性质的介绍
由于金属结构及核外电子排布的特殊性以及在常温下的抗氧化,抗腐蚀性能优异,铂系金属成为了有机金属催化领域的宠儿,从单一的金属催化剂到金属氧化物催化剂,以及如今复杂的有机金属络合的催化剂,时时刻刻都有铂系金属参与。

单是关于铂的催化,诸如铂重整催化剂以及铂重整铂-铼双金属催化剂,氨氧化过程采用铂铑丝网催化剂,低碳烃催化芳构化等至今仍在沿用。

铂系金属优良的吸氢储氢性质也十分受人关注。

例如钯吸收和透过氢气的能力极强,常温下能吸收350~850相当于本身体积的氢气。

240℃时1mm厚,1cm大的钯片每秒钟可透过42.3mm的氢气。

由于金属钯这些特殊的性能,因此非常适用于制造加氢和脱氢反应用催化剂。

除了用于加氢脱氢催化,钯作为铂系金属中综合催化性最高的金属,对于偶联反应,交叉偶联反应如Buchwald-Hartwig偶联反应,Larock吲哚合成等反应均有较大贡献。

钯催化剂虽然具有活性高、选择性好的性能,但是硫化物、砷化物、一氧化碳、等杂质,以及副反应生成的各种重组分、焦质等会使钯催化剂中毒,且在钯催化剂的使用过程中也会有因催化剂本身颗粒聚集、晶格变化等原因而活性下降,这时就需要通过焙烧使其活化,直到完全失去活性。

继铂和钯之后,大约经历了一个世纪,铑成为用于催化剂工业的又一贵金属元素,在碳一化学发展中,铑催化剂将有重要意义。

60年代,曾用钴络合物为催化剂进行甲醇羰基化制醋酸的过程,但操作压力很高,而且选择性不好。

1970年左右出现了孟山都公司开发的低压法甲醇羰基化过程,使用选择性很高的铑络合物催化剂。

后来又开发了膦配位基改性的铑络合物催化剂,用于从丙烯氢甲酰化制丁醛。

这种催化剂与原有的钴络合物催化剂比较,具有很高的正构醛选择性,而且操作压力低,1975年以后美国联合碳化物公司大规模使用。

利用铑络合物催化剂从α-氨基丙烯酸加氢制手性氨基酸的过程,在70年代出现。

这些催化剂均用于均相催化系统。

除以上几种金属外,以钌为中心进行的钌卡宾配合物催化体系也逐步发展起来。

三、有机金属催化的反应基础及大致类型:
1、偶联反应
有机金属催化反应大致通过以下几个基元反应:氧化加成,还原消除,插入与去插入,配体的官能团化与转金属化来完成。

而有机金属催化剂的使用目的之一是催化正常情况下难以进行的碳碳键,碳氧键,碳氮键等的偶联反应。

目前,按照参与催化的金属的不同以及参与反应的两个偶联碳原子的杂化形式的不同,碳碳键的偶联反应可以分为几个经典的反应如Kumada偶联、Heck偶联、 Sonogashira偶联、 Negishi 偶联、 Stille偶联、 Suzuki偶联,等等。

(图为一种Heck偶联反应机理)
2、烯烃复分解反应
烯烃在催化剂的作用下发生碳碳双键的断裂生成亚烷基,然后再进行重新组合生成新的烯烃的反应称为烯烃的复分解反应:(图为烯烃复分解反应通式)
与其他合成烯烃的方法相比,烯烃复分解反应具有简便、快捷、高效、副产物少、废物少等特点,在有机合成和高分子合成领域占据了越来越重要的地位。

因为在反应机理以及催化剂方面的研究,Y. Chauvin、R.H. Grubbs以及R.R. Schrock 获得了2005年诺贝尔化学奖。

随着对烯烃复分解反应的深入研究,这类反应在高分子材料合成方面也展现出了很好的应用前景。

四、过渡金属催化反应的展望
近来,随着铂系金属的日见稀少以及其催化剂在促进速率方面以及所需条件的限制已经逐步满足不了人们的需要,使得近十年来关于金,铁和铜催化反应的研究越来越多。

(下图为金催化反应)
然而,随着人工合成催化剂的发展,我们也看到了许多其诸如反应条件苛刻,环境不友好性,那么是否可以将催化剂的领域向着生物酶,甚至人工合成酶的方向去发展呢?众所周知,酶具有专一,高效性,与普通无机催化剂相比甚至效果高上百倍,且对环境无污染,好处理。

如今,随着科技的不断进步,人们已经能够精确地合成出结构相对简单的酶了,并且早已投入了生产。

那么未来,也一定能够成功将一些结构复杂的蛋白酶,核酸酶合成出来,甚至能够自己设计所需的酶,以更能掌握,更可控的方式呈现出来,而不仅仅满足于自然界已经存在的酶。

到了那时,如若想要更进一层楼,我认为应将铂系金属的优良特性与氨基酸序列的精确与高效性结合,以金属为骨架,序列为载体,创造出一种更为广泛普适的金属酶,可以同时满足多种反应的需要,节省更多能量,为节能环保做出一份贡献,这需要我们的共同努力!。

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