新型磁性均相纳米Salen催化剂的设计合成和应用研究

本研究针对均相有机催化剂难回收复用的问题，以发展磁性可复用均相有机催化剂为研究目标；运用表面修饰策略，通过发展基于多巴胺的表面修饰方法，以粒径均一的磁性纳米氧化铁粒子为载体，设计合成新型磁性均相纳米-Salen催化剂。通过制备一系列磁性纳米Salen 催化剂并催化烯烃不对称环氧化和环氧化物选择性水解反应，研究其催化效能，循环使用效果和纳米表面环境对Salen催化剂催化效能的影响。本研究将为发展其它可复用均相纳米催化剂提供新思路和通用策略，填补传统均相和非均相催化剂之间的空白，也将加深人们对纳米环境下均相催化剂催化行为的理解。本研究能为降低有机化学品生产成本，有效利用资源，减少环境污染作出贡献，符合我国节能减排和可持续发展战略的需要。本研究涉及无机纳米材料制备，表面化学，有机合成，均相催化等多个学科，运用多种研究手段，是一项跨学科的前沿性课题，具有重要的理论意义和实际应用价值。

本研究以发展可复用磁性纳米均相催化剂为目的，以超顺磁性纳米氧化铁粒子为载体，开展了磁性纳米三苯基膦配体和磁性纳米氧化铁担载钯催化剂的制备及催化和循环使用效能研究。磁性纳米三苯基膦配体通过以多巴胺为偶联剂经表面交换反应的方法在纳米氧化铁粒子表面稳定地担载三苯基膦配体制备，其三苯基膦含量为0.21 mol/mg。该纳米三苯基膦配体能够与Rh、Pd等金属形成的具有催化活性的复合物催化烯烃氢甲酰化、硝基、醛基的氢化还原等反应，并能够循环使用4次；而磁性纳米三苯基膦配体本身则可以至少循环使用20次。纳米氧化铁粒子表面相互靠近的三苯基膦配体之间能够协同作用与金属Rh或Pd配位，不仅增强了与Rh或Pd的结合力，赋予了纳米三苯基膦-Rh/Pd催化剂循环使用性能，而且与自由三苯基膦相比提高了催化活性。磁性纳米氧化铁担载钯催化剂通过在纳米氧化铁粒子表面直接还原PdCl2制备，其钯担载量为20%（w%）。该纳米氧化铁担载钯催化剂能够催化硝基氢化还原反应，并能够循环使用10此次以上。