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将钯包裹在层状双氢氧化物中用于在球磨机中无溶剂和无配体的Heck反应

在本文中,描述了通过共沉淀和还原方法合成负载在MgAl层状双氢氧化物(Pd / MgAl-LDHs)上的廉价,可重复使用和无配体的Pd催化剂。该催化剂在室温下在高速球磨(HSBM)条件下用于Heck反应。研究了球磨尺寸,球磨填充度,反应时间,转速和磨削辅助类别对影响机械化学Heck反应产率的影响。XRD,ICP-MS和XPS的表征结果表明,Pd / MgAl-LDHs具有优异的结构特性,其层上具有零价Pd。反应结果表明该催化剂可用于HSBM系统,以令人满意的产率提供各种Heck偶联产物。此外,

关键词: 球磨; 哎呀反应; 层双氢氧化物; 无溶剂; 负载Pd催化剂


高速球磨(HSBM)辅助过渡金属催化的交叉偶联反应如Heck,Suzuki,Sonogashira和Glaser反应仍然是形成C-C键[1-7]的不寻常方法,但方法引起由于环境友好和无溶剂合成方法以及高效率和良好的原子经济性而备受关注,这在化学,材料科学,生物学,制药,染料,农业等领域是理想的[8-12]

均匀的钯盐以及基于膦或氮的配体被用作传统的催化剂体系,不仅在基于溶液的C-C交叉偶联[13-16]反应中,而且在机械活化的Heck [4,17-22]中也是如此。,Suzuki [23-26]和Sonogashira [5,27,28]偶联反应。其局限性显然是不稳定的配体和昂贵的Pd催化剂。此外,用不可接受的Pd物质污染偶联产物导致均相催化剂体系的硬分离和再循环。在我们之前的研究[4]中,我们报道了由Pd(OAc)2催化的球磨Heck反应尽管催化剂显示出令人满意的反应性,但难以回收。因此,Pd催化剂锚定在非均相固体载体材料上,如MCM-41 [29],氧化铝[30],二氧化硅[31],碳纳米管[32],微孔聚合物[33],SBA-15 [34]或某些树枝状聚合物[35]优选开发无配体和可回收的催化剂体系。然而,据我们所知,由于催化剂的机械强度低,其中活性组分在HSBM条件下易于浸出和失活,因此在机械化学辅助的偶联反应中仅使用少量负载的Pd催化剂。麦克和同事[36]报道了一种聚合物负载的Pd(PPh 34催化剂,在Glaser反应中具有高活性(方案1)。他们发现催化剂只能在不添加PPh 3配体的情况下再循环两次,并且每次运行后Pd组分从聚合物载体中显着浸出。Cravotto等。[37]使用超声辅助方法制备固定在改性壳聚糖上的Pd催化剂(方案1)。尽管发现这些催化剂在三个循环后在Suzuki反应中是有效的,但壳聚糖的改性条件是严格的。


[1860-5397-13-160-I1]

方案1: 交叉偶联反应中负载的催化剂。MM代表搅拌机; PM代表行星式轧机。


作为催化剂负载材料,层状双氢氧化物(LDHs)因其优异的性能,如低成本,高比表面积,双层结构,阴离子交换能力,高机械稳定性和化学稳定性而在有机催化中受到广泛关注[ 38-43]我们以前的研究证明LDH催化剂可以成功地应用于有机污染物的降解[44,45]Bai及其同事[46]采用超声波法合成Pd / SDS-LDHs,在Suzuki反应中表现出优异的活性。江等人。[47]表明,在碱性物质上负载的LDH在偶联反应中比在酸性负载物质上具有更高的催化活性。在本工作中,共沉淀用于制备具有硝酸根阴离子的MgAl-LDH,然后通过离子交换方法将四氯二钠(Na 2 PdCl 4)引入LDH中间层。然后通过水合肼(N 2 H 4 ·H 2 O)还原制备的杂化LDH ,得到负载在MgAl-LDH(Pd / MgAl-LDH)上的Pd催化剂。所制备的Pd / MgAl-LDH催化剂进一步应用于HSBM条件下的代表性交叉偶联Heck反应(方案1))使用行星式球磨机(Pulverisette 7,Fritsch,Germany)。中FL研磨球填充度(Φ的uence MB),反应时间(),铣削球尺寸(MB)和旋转速度(Ñ)中,用催化剂负载,碱的类型和研磨辅助类别一起被进一步详细研究。



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