《新型金屬氮雜環卡賓納米催化劑的製備和套用研究》是依託復旦大學，由塗濤擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新型金屬氮雜環卡賓納米催化劑的製備和套用研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：塗濤
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本課題針對目前磁性納米負載催化領域中存在催化劑用量大、循環使用次數少、底物適用性差等主要問題，結合芳基咪唑鹽製備的金屬氮雜環卡賓化合物具有穩定性好、催化活性高和原料便宜易得等優點設計合成一系列新型磁性納米顆粒負載的（手性）金屬氮雜環卡賓化合物催化劑。通過惰性鍵參與的偶聯反應來考察這類負載催化劑的催化活性、磁分離回收效果及循環使用情況，採用螢光示蹤分析並結合催化劑毒化實驗進行這類催化劑定量回收和反應催化機理研究。從而總結這類負載催化劑構效關係，達到製備更加穩定、高效、可循環使用的金屬氮雜環卡賓磁性納米催化劑目的，進而研究其在水相反應、不對稱催化以及功能分子片段合成中套用，拓寬和提高磁性納米顆粒負載催化劑在綠色化學中的套用範圍和實用性。
結題摘要
針對目前磁性納米材料負載催化領域中亟待解決的問題，結合課題組前期工作基礎，設計合成了一系列金屬氮雜環卡賓催化劑。利用各類惰性底物參與的偶聯反應對其催化性能進行了考察，確定了優勢催化劑的分子骨架。在進行適當結構修飾後，利用磁性納米顆粒和共價鍵策略將優勢催化劑進行了負載，製備了穩定的金屬氮雜環卡賓納米催化劑。通過惰性底物參與的偶聯反應考察了其催化性能、回收率及循環利用情況，並通過螢光示蹤的方法結合催化劑毒化實驗進行催化機理研究。 為了加強均相催化與多相催化研究的交叉，以發展新型磁性納米催化材料和攻克相關偶聯反應現有難題為切入點，通過探索和總結偶聯反應機理及配體設計規律，實現了鐵磁納米負載催化劑的設計、合成和製備。在研究內容中注重負載方法和底物套用方面的創新，在一些極具挑戰的惰性底物參與的大位阻、雜環偶聯反應中，在低催化量下所發展的均相和磁性納米負載催化劑都表現出了良好的性能。按照計畫，本項目重點開展了以下兩個方面的研究：（1）苊並咪唑、非對稱苯並咪唑及鉗型氮雜環卡賓金屬化合物三類催化劑的合成、表征及其在偶聯反應中的套用。在篩選優勢催化劑分子的同時，探討其在藥物中間體、功能材料分子及重要聯芳基配體合成中的套用；（2）進一步研究了金屬氮雜環卡賓磁性納米催化劑的製備，利用惰性底物參與的大位阻胺化及Suzuki偶聯反應，成功地實現了納米負載催化套用。不但催化劑用量低、反應選擇性好、底物適用性廣，而且催化劑能夠重複回收和使用六次以上，達到了本項目的研究目標，進一步證實利用共價鍵負載策略大大提高了催化劑的穩定性。此外，初步摸索了鉗型氮雜環卡賓鐵磁納米催化劑催化的苯乙腈與水合肼環化反應，取得了較好的研究結果。 項目執行期間共發表基金標註的 SCI 論文 16 篇，其中包括ACS Catal. 一篇，Org. Lett. 兩篇，Green. Chem. 一篇, Chem. Commun. 五篇和 Adv. Mater. 一篇，授權中國發明專利八項。項目負責人積極參加國內外相關學術交流，多次受邀在國際會議上進行報告。項目執行期間,塗濤獲得Thieme Chemistry Journal Award (2013)和上海市浦江人才（D類）計畫的資助。2012至2015年四年期間課題組共培養博士1人、專業學位碩士2人和化學工程碩士2人。 本項目基本完成了相關預定計畫，達成了預期目標。
