目前, 将金属配合物催化剂固载到介孔氧化硅载体上主要有以下几种途径:1,共价键连接法;2,静电作用连接法;3,配位键连接法;4,吸附法;5,共缩聚法;6,包埋法。
1。2。1 共价键连接法
我们这里共价键合的方法均是指后嫁接方法,是利用有机硅酯作为反应位点,与介孔材料表面的硅羟基发生化学反应。这样操作简单,而且在制备过程,不会对催化剂造成很大的影响。后嫁接法又分为两种嫁接的方法,即一步嫁接法和逐步嫁接法。一步嫁接法是先将含有催化剂的有机硅酯制备出来,然后通过共价键将有机硅酯固载到介孔材料上;而逐步嫁接法是先对介孔材料用功能化的有机硅酯进行修饰,然后将介孔材料用配体修饰后具有功能化再进一步反应以实现固载的目的。
图1。2 MCM-4嫁接二茂铁手性膦配体
Johnson课题组通过一步嫁接的方法将二茂铁手性膦配体固载到MCM-41介孔材料的孔道中[10](图1。2),在尼古丁酸乙酯的氢化反应中,多相催化剂显示了17%的对映选择性,而相应的均相催化剂给出了消旋的产品。作者认为介孔材料的孔道限阈效应提高了多相催化剂的手性诱导能力。
Schuth课题组用SBA-15为载体,利用共价键合固载了biphep-Ru的金属配合物(图1。3),用于苯乙酮的氢化反应中发现,固载的催化剂相比于均相催化剂虽然催化活性有所降低。另外,反应结束后用二甲基氯硅烷将催化剂置换下来,重新加入新载体进行固载,作者认为这种策略可能为其他催化剂的固载提供机会[11]。
图1。3 SBA-15嫁接钌-biphep配合物
1。2。2 静电作用连接法
静电吸附法是利用均相催化剂和介孔材料间较强的电荷作用,将催化剂吸附到材料上。Patrick等将Cu-噁唑啉金属配合物通过静电相互作用吸附到硅材料(图1。4),可以将其作用于Diels-Alder反应惊奇的发现,与均相催化剂相比,得到了绝对值更高的产物,催化剂可以循环使用两次。而后作者又用此催化剂用于端位炔基化合物对亚胺的加成反应,也得到了与均相催化剂相似的催化活性并可以循环使用数次[12]。
图1。4通过静电吸附担载Cu-噁唑啉金属配合物
2009年,该课题组用类似的策略对含Cu(Ⅰ)、Cu(Ⅱ)、Sc(Ⅲ)的BOX和PYBOX配合物进行了负载,用于甲基苯乙烯和乙醛酸乙酯的ene反应中[13]。Raja等用CF3SO3-作为桥联剂,通过静电吸附将一系列含Rh和Pd的配合物担载到具有介孔孔径的氧化硅上,将催化剂用到苯甲酰甲酸甲酯的氢化中[14]。
静电吸附法固载均相催化剂制备的过程比较简单,根据均相催化自身的特点,需要选择合适的载体,但反应体系的溶剂对离子间的相互作用的影响很大,在强极性的溶剂中或者有离子存在的条件下,催化剂的稳定性较差。
1。2。3 配位键连接法论文网
配位键连接是依靠催化剂金属中心与载体的配位作用将金属配合物催化剂和载体连接起来。主要是通过金属与载体之间的直接作用,或者通过预先嫁接在载体上的中间分子来实现。多数情况下用于固载作用的载体需要预先进行有机修饰引入可形成配位作用的官能团,而后再与金属配合物通过配位作用而得到固载化催化剂。在这种情况下特别需要配合物具有轴向配体,以方便修饰的载体可以作为一种配体去进行配位(图1。5)。
图1。5固载在MCM-41孔道中的Cr (Salen)催化剂[15]
配位键固载过程相对简单,但通常会影响金属中心的配位状况。由于在反应过程中金属中心需要在配位饱和与不饱和之间变化,配位的基团又可能被底物的配位所取代,因而该方法稳定性相对较差,此外,这种方法仅适用于少数金属配合物。