金属有机第六章氢甲酰化反应
配位化学均相催化

• (1)催化剂的稳定性增加,活性降低。
• 因为PR3与CO相比是一个较强的σ施主配位 基和较弱的π受主配位基,能增加中心金属 的电子密度,从而增强了中心金属的反馈 能力,使金属-羰基间的键变牢固,即增加 了HCo(CO)mLn(L代表上述配位基)络合物的 稳定性。但金属-CO间键强度的增强,使整 个反应速度减慢。配位基碱性愈大,σ施主 能力愈强,催化剂稳定性愈高,氢甲酰化 反应速度愈慢。
• (3)加氢活性较高。由于中心金属电子密度 增高,负氢离子电负性也增强,加氢活性 增高,使产物只有醇而没有醛,并有5%烯 烃也同时被加氢还原成烷烃。
• (4)副产物少。由于反应中醛浓度很低,故 醛醛缩合及醇醛缩合等连串副反应减少。
• (5)对不同原料烯烃氢甲酰化反应的适应性 差,因为按不同烯烃相应调变配位基以调 节催化剂的活性是不容易的。
• (2)对直链产物的选择性增高。
• HCo(CO)3P(n-C4H9)3催化剂能提高正构醛
• 的选择性。有两个原因,其一是电子因素, 中心金属原子钴的电子云密度增加。氢的 负电性也增加,当这种催化剂与烯烃作用 时,负氢离子更容易加到非键端的那个带 正电荷的碳原子上。其二是空间因素(几何 因素):膦羰基钴催化剂是三角双锥体的几 何构形(dsp3杂化),三个羰基配位在平面三 角形的三个顶角上,而氢和膦在轴向位置, 此结构体积很大,空间障碍也大,故不易 进入非链端碳原子上。
Rh
Cl
L
CC
Monsanto醋酸合成
• Monsanto醋酸合成法是以甲醇为原料,用铑基催 化剂进行羰基化生产醋酸:
Rh compound / IMeOH + CO 150-2000C , 3 ~ 4 atm
CH3CO2H
酰化-09

氨化剂:氨以及非位阻胺
构型保持
利用甲醇乙醇的挥发性促进反应的进行
• 碱催化
• 常用的碱:醇钠、氨基钠、氢化钠、丁基鋰等 • 活性酯使反应易进行:对硝基苯酯、异丙烯酯、氰基甲 酯
• Lewis酸催化反应:AlCl3、S代光气:碳酸二甲酯、双光气、三光气
O RNH2 + CH3O C OCH3 O O RNH C OCH3 + RNH C NHR 热分解 RN
酰基:RCOO HO O H O R O O R S O O HO S O
酰基
O HO P OH O HO P O P
磺酰基 or 硫酰基 磷酰基
ArOH
ArOCOR'
ROH
O- Acylation, ROCOR' 酯化反应 S- Acylation
RSH
R3CH
RSCOR'
R3C
COR' C- Acylation,
杂多酸有很强的活性(与硫酸相近,左右, 温度可高可低),产品的色泽要好些。 缺点是杂多酸溶于醇等,(水,有机),难 回收。 因此对附载型研究较多。
活性炭 Al2O3 SiO 2 分子筛 阳离子交换树脂 膨润土等
载体
3)强酸性离子交换树脂(-SO3H) 条件温和,选择性好,后处理简单,可循环 使用,但活性弱。一般以固定床反应(塔式)
碱 3
11. 2. 4 用酰胺的N-酰化
(1 ) 用尿素的N-酰化 简单易得,代替光气
O NH2 + H2N O NH C NH2 + C NH2 + HCl O NH C NH + NH4Cl
(2) 用甲酰胺的N-酰化
O NH2 + H2N C H O NH C H + NH3
羰基化过程.

160~200 5~10 0.6 明显 醇/醛 8~9∶1
90~110 1~2 0.01-0.1 低 醛 12~15∶1
(5)烯烃结构的影响
①对反应速度影响 a.双键位置与反应速度密切相关,直链α –烯烃反应 最快 b.支链降低反应速度 ②对产物影响 a.环戊烯、环己烯反应无异构醛生成 b.双键位置对正/异比无影响 c.带支链:醛基加到α -碳原子
T ↑ ,PCO ↑ 催化剂↑ ,PCO ↑
缺点:正异构醛比例低,催化剂热稳定性差
羰基钴催化过程
②膦羰基钴
配位基膦(PR3) 特点:
a.稳定性增加,活性降低 b.直链产物选择性增加 C.加氢活性较高 d.副产物少 e.适应性差
③膦羰基铑
选择性好,活性高,异构化性能高 催化剂稳定,可在较低压力下操作
பைடு நூலகம்
②烯烃衍生物的氢甲酰化 (不饱和醇、醛、酯、醚,含卤素、含氮化合物)
烯烃氢甲酰化产物及用途
(2)氢羧基化(与CO和H2O反应)
(3)氢酯化(与CO和ROH反应)
(4)不对称合成
生成单一对映体的醛
3.理论基础
配位催化 催化剂:HxMy(CO)zLn 中心原子 配体 相
常见膦配体
2.甲醇的羰化反应
放空 净化 异丁醛 反应 净化 气液分离器
合成气
丙烯
正丁醛
丙烯低压氢甲酰化合成正丁醛流程
Ruhr/RP法低压合成丁醛流程
Ruhr/RP法低压合成丁醛流程
(3)反应器
不锈钢釜式反应器
搅拌器、冷却装置、气体分布器
(4)低压法特点
优点: 反应条件温和 副反应少,原料消耗少 催化剂易分离回收 污染少 缺点: 铑资源太少 配位体三苯基膦有毒
烯烃氢甲酰化技术工业化现状及展望

烯烃氢甲酰化技术工业化现状及展望烯烃氢甲酰化是一种重要的有机合成方法,可以将烯烃和一氧化碳在催化剂的作用下,转化为对应的甲酰化合物。
该技术具有丰富的原料资源、高效、环境友好等优势,因此在有机合成领域有着广泛的应用前景。
本文将就烯烃氢甲酰化技术的工业化现状及展望进行讨论。
目前,烯烃氢甲酰化技术在工业化中已经取得了一系列显著的进展。
特别是在催化剂的研究方面,钯催化剂是应用最广泛的一种。
通过优化催化剂的配方和制备工艺,传统的钯系催化剂具有了更高的活性和选择性。
同时,一些新型的催化剂也被开发出来,例如钯/镍合金催化剂和钯基非贵金属催化剂等,它们不仅具有较高的活性和选择性,还具有更低的成本。
与此同时,催化剂的载体及表面修饰等方法也被用于优化催化剂的性能。
另外,反应条件的优化也对烯烃氢甲酰化技术的工业化起着重要作用。
常见的反应条件包括反应温度、压力、气体流量、溶剂种类等。
在反应温度方面,一般而言,较高的温度有利于反应的进行,但同时也会导致产物的选择性变低。
因此,在工业化应用中,需要平衡活性和选择性之间的关系。
此外,溶剂的选择也至关重要,一方面可以提高反应速率,另一方面也可以改善产物的分离纯化。
因此,对于溶剂种类的研究和优化也是烯烃氢甲酰化技术工业化的关键之一。
展望未来,烯烃氢甲酰化技术的工业化仍然面临一些挑战和机遇。
首先,活性和选择性仍然是催化剂研究的重点。
虽然目前的催化剂已经具备了一定的活性和选择性,但仍需进一步提高。
对于新型催化剂的研究和发现,以及对催化机理的深入理解,有助于优化催化剂的性能。
反应条件的优化仍然值得关注。
通过改进反应温度、压力、气体流量等参数,可以更加精确地控制反应过程,提高产物的选择性和收率。
此外,对于反应过程中产生的副产物的处理也需要深入探讨和优化。
进一步研究烯烃氢甲酰化技术在可持续发展方面的应用也是未来的方向之一。
如何降低反应的碳足迹,减少对环境的影响,是当前研究的重要课题。
可以通过开发新型催化剂、提高反应条件的效率等方式来实现可持续发展的目标。
day-5 6-均相催化

RCOOH
RCOOR'
+
+
R'OH
R''OH
RCOOR'
+
H2O
R'OH
RCOOR'' +
(3) PhCHO
O
+
CH3CHO
Ph—CH=CHCHO + H2O
O
(4)
H3C
C
CH3
+
O
Br2
H3C
C
CH2Br
+ HBr
H+/H2O (5)
H2N C NH2
CO2
+
NH3
反应机理 (2)羟醛缩合 (OH-)
示例:
2 H2O2
KI
2 H2O
+
O2
未加I-时,反应则很难进行:
2 H2O2
O2 + 2 H2O
E=76 kJ/mol
⊿E=76-57=19 kJ/mol
kcat/k.no.catal=2000
二、配位络合催化作用 在现代石油、天然气化工广泛使用的催化剂中,多 数是过渡金属化合物催化剂,而且这类催化剂所起的作 用多数又属于“络合催化作用”的范畴. 2.2.1 引言 二十世纪二十年代: Roelcn发现的碳基钻氢甲酰化催化 剂,和 Nieuwland 发现的用于氯丁二烯合成的氯化亚铜
在原子簇络合物情况下,通过多核络合可以使不稳定的中
间态获得部分的稳定化作用.
金属配合物种类
(1)羰化物:Ni(CO)4,Fe(CO)5,Cr(CO)6,Na+[V(CO)6]-, Co2(CO)8, Na+[Co(CO)4]-,Mn2(CO)10,H[Co(CO)4]
金属有机化学

1954年维蒂希(G.Wittig)发现磷叶立德 与羰基化合物反应生成结构确定的烯烃。
1956年布朗(H.C.Brown)发现了烯烃的 硼氢化反应。 1979年布朗与维蒂希分享诺贝尔化学奖。
1958年齐格勒的学生维尔克(Wilke)发 现镍配合物催化丁二烯的环齐聚反应并第 一次通过分离鉴定反应活性物种来确定反 应机理。他还发现了[CpMo(CO)3]2金属之 间存在共价键,为过渡金属原子簇合物奠 定了基础。
➢Ni-CO是π配位 ➢金属羰基配合物及其衍生物在过渡金属有机化合物
的合成和很多催化反应中都有重要的意义
C Ni O
=
5)金属有机化学是研究金属有机化合物和 类金属有机化合物的化学。 无机化学(欧美)
金属有机化学 有机化学(中国)
实际上处于有机化学与无机化学之间的 一门边缘学科。
二、金属有机化学的发展历史
宝库。现在人们称镁nt)。镁有机化合物同有机 化合物的反应称为格林雅反应(Grignard Reaction)。为此,1912年他获得诺贝尔化学 奖。这是第一个获诺贝尔奖的金属有机化学 家。
1922年:T.Midgley T.A. Boyd Pd(C2H5)4作为汽 油中的抗震剂。
RCH 2CH2CHO+RCH 3CCHO
• 这一反应应称之为氢甲酰化反应,但在工业 界常称作Oxo反应,这是起初误以为是氧化 反应,故称为“Oxonation”或Oxo反应。由这 一过程产生的醇,已习惯地称作Oxo醇。这 个反应是第一个均相催化工业应用的例子。
1951年鲍森(Pauson)和米勒(Miller)分别发现了二茂 铁Fe(C5H5)2。 次年威金森(Wilkinson)等确定了它具有夹 心面包式分子结构及新的化学键理论,激起了化 学家对过渡金属有机化合物研究的热情,大大推动 了过渡金属有机化合物的发展。
第六章 有机反应活性中间体

RC
CR'
RX + R'2CuLi
R-R' + R'Cu + LiX
23
(3)羧基化和脱羧反应
羧化:
O O
RMgI+ O
C
O
H
OMgI
R
R
OH
O
O
CH3Li + O C O
物质量的比 1 : 1
H
OLi
H3C
R
OH
脱羧:
CH3COONa
-CO2 NaOH 400℃
CH3 + CO2 H+ CH4
当羧基的邻位 有拉电子基时, 可以在较低温 度下脱羧.
稳定的 自由基
O
( iii) 键的离解能 自由基是由共价键均裂产生的, 键 的离解能越大, 产生的自由基越不稳定,容易二聚生 成原来化合物。键的裂解能小的键如含有-O-O-, C-N=N-C 等弱键的化合物, 所产生的自由基比较 稳定。
30
常见自由基按稳定性排序:
(C6H5)3C > (C6H5)2CH > C6H5CH2 > CH2=C H CH2 > (CH3)3C > CH3 CHCH2CH3 >
- OH -
+ N2
(5)质子或其他带正电的原子团与不饱和键加成。
+ R+ (CH 3)3C=CH 2 + H+
CH 3
R (CH 3)3C+-CH 3 CH3CH-CH 2CH3
13
+ H+
6. 碳正离子的反应
1. 与带有电子的亲核体结合:取代反应(SN1) R+ + Nu- RNu
安徽省合肥市第一中学2024-2025学年高三上学期期中教学质量检测 化学试卷(含答案)

合肥市第一中学2024-2025学年高三上学期期中教学质量检测化学学科试卷时长:75分钟分值:100分可能用到的相对原子质量:H -1C -12O -16Na -23Mg -24S -32Ca -40Ce -140第Ⅰ卷(选择题)一、单选题:本大题共14小题,每小题3分,共42分。
1.在巴黎奥运会舞台上,科技与体育双向奔赴,释放更加迷人的魅力。
下列说法不正确的是( )A.巴黎奥运会火炬的燃料主要成分丙烷属于烃类B.中国队领奖服采用的是环保再生纤维材料,该材料为有机高分子材料C.乒乓球台可变灯光系统的控制芯片的主要成分是硅D.生产弹性地板的原材料天然橡胶属于烃的衍生物2.下列化学用语表述不正确的是( )A.次氯酸钠的电子式:B.固体中的链状结构:C.铜的基态原子的简化电子排布式:D.的VSEPR 模型3.物质的微观结构决定宏观性质,进而影响用途。
下列结构或性质不能解释其用途的是( )选项结构或性质用途A高铁酸钠具有强氧化性高铁酸钠可用于水体的消毒B聚乳酸中含有酯基聚乳酸可用于制备降解材料C 冠醚18—冠—6空腔直径(260~320pm )与直径(276pm )接近冠醚18—冠—6可识别,能增大在有机溶剂中的溶解度D二氧化硫具有一定的氧化性二氧化硫可用作漂白剂4.化学是一门以实验为基础的学科。
下列图示能达到实验目的的是()HF []92Ar 3d 4s23SO K +K +4KMnOA.图1可用于熔化固体烧碱B.图2中的装置可实现反应随关随停C.利用图3装置通过蒸干溶液制备晶体D.利用图4装置模拟工业制备并检验5.化合物是一种用于合成药物的重要试剂,其结构简式如下图所示。
已知、、、、为原子序数依次增大的前四周期主族元素,、位于同一主族,、、的最外层电子数之和等于的最外层电子数。
下列有关叙述错误的是()A.简单离子半径:B.简单氢化物稳定性:C.化合物与均为共价化合物D.化合物中所有原子均满足8电子相对稳定结构6.目前,世界上金属镁的主要生产方法有以下两种:方法1:皮江法:方法2:无水氯化镁熔盐电解法:下列有关叙述错误的是()A.采用皮江法制镁能耗高,且不利于促进碳中和B.采用皮江法制得金属镁,至少排放C.可用代替还原(沸点:、)D.直接加热可获得电解法制镁的原料无水7.一种微生物一光电化学复合系统可高效实现固定并生成,其原理如图所示。
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第六章氢甲酰化反应Outline:A.Introduction and Cobalt catalystB.Cobalt Phosphine-Modified CatalystsC.Rhodium Phosphine Catalysts
D. Aqueous-Phase Rh HydroformylationE. Asymmetric Hydroformylation
Hydroformylation was discovered by Otto Roelen in 1938.
Roelen's observation that ethylene, H2and CO
were converted into propanal, and at higher pressures, diethyl ketone, marked the beginning of hydroformylation.
A. Introduction and Cobalt catalyst
Three commercial processes1. Cobalt salt2. Cobalt salt/phosphine ligand (Shell)3. Rhodium salt/phosphine ligand(Ruhrchemie/Rhone-Poulenc, Mitsubishi-Kasei, Union Carbide, and Celanese)
Both linear and branched products can be produced, although the more desirable linear aldehydesare usually the major products when using aliphatic olefins.
Hydroformylation: Thermodynamics
Thermodynamics at standard conditions:At higher temperatures the entropy loss becomes more important: ΔG will be less negative.
The TD favored product is the alkane. The obtained product is the aldehyde because of kinetic control.Mechanism of the Co-catalyzed hydroformylationAll steps are reversible, except product formation,which is often rate-determining.
Preferential formation of thelinear product is due to stericinteractions.Trapping of the alkyl by CO determines the regioselectivity.β-hydride elimination is suppressed due to the high CO pressure.
Hydrogenolysis is the rate-determining step for simple terminal olefins.
HCo(CO)4Catalyst
※The first step is a dissociative substitution of alkene for CO. ※The second step:Migratory insertion can result in either a primary or secondary metal alkyl. Although this is the step that sets the regiochemistry of the products, it is rapidly reversible. This rapid reversibility results in alkene isomerization and H/D exchange. ★Since ß-H elimination requires an open coordination site, isomerization and isotope exchange are inhibited by increased CO pressures.
※The next step ( third)is a second migratory insertion to form the coordinatively unsaturated acyl that can coordinate another CO to give the 18 electron acyl complex. Under standard catalytic conditions with 1-octene, this is the only species observed by IR.
The mechanism of the hydrogenolysis step is less clear.
An alternate bimetallic pathway was also suggested, but not favored, by Heck and Breslow.
The inverse dependence on CO pressure is consistent with the mechanistic requirement for CO dissociation from the various saturated 18e species to open up a coordination site for alkene or H2binding.
Hydroformylation: Kinetic studiesWhen using a 1:1 ratio of H2/CO, the reaction rate is essentially independent of pressure due to the opposing orders of H2and CO..Increasing the H2/CO ratio is of limited use for increasing the overall reaction rate because HCo(CO)4is only stable under certain minimum CO
partial pressures at a given temperature
Increasing the CO partial pressure decreases the
hydroformylation reaction rate and the amount of alkene isomerization side reactions, while increasing the aldehyde linear to branched product ratio.
Why? ?
Pino proposed that the apparent marked differencebetween HCo(CO)4 catalyzed hydroformylation at low and high CO partial pressures was due to the existence of two active catalyst species, HCo(CO)4and HCo(CO)3, formed
from the CO association/dissociation equilibrium:
16e-HCo(CO)318e-saturated HCo(CO)
4
Regioselectivity:
Under lower CO partial pressures an unsaturated 16e-RCo(CO)3will have a long enough lifetime to allow reverse β-hydride eliminationand increase the possibility for alkene reinsertionto the branched alkyl species, which is slightly more favored thermodynamically.The regioselectivity of HCo(CO)4(or HCo(CO)3) for producing the more valuable linear aldehydes varieswith reaction conditions and alkene substrates used.
◆High CO partial pressure slows the rate of catalysis, but increases the linear to branched aldehyde product ratio. ◆Higher CO partial pressures also lower alkene isomerization side reactions. ◆Higher temperatures increase the reaction rate, but lower the linear aldehyde product regioselectivity and increase various undesirable side reactions.
Side reactions of the product aldehydes to form heavier productsgenerally occur, particularly at higher reaction temperatures, and usually account for ~ 9% of the product distribution.
The regioselectivity can be modifiedby adding phosphineto the Co-catalyzed hydroformylation system.This advance was discovered at Shell chemical. Using HCo(CO)3PBu3as catalyst.