钌硼催化剂的HRTEM图
喹啉加氢可以生成1,2,3,4-四氢喹啉、5,6,7,8-四氢喹啉和十氢喹啉三种产物，其中，1,2,3,4-四氢喹啉及其衍生物被广泛应用于药物中间体、农药、染料等的制备, 催化加氢喹啉制备1,2,3,4-四氢喹啉是最简单有效的途径. 喹啉加氢多以过渡金属络合物为催化剂,如[Rh(COD)Cl]2(COD:1,5-环辛二烯)、Rh2Cl2(COE)4/phosphine]、[Rh(COD)(PPh3)2]PF6、[Ir(COD)Cl2]、[CpIrCl]2(Cp:环戊二烯基)、[RuH(TPPTS)2(L)2](TPPTS: 三磺化三苯基膦三钠盐)、RuH2(CO)(PBu)3]2、Co(stearate)2-EtAl等. 这些催化剂在催化喹啉加氢反应中, 反应条件温和, 转化率和选择性都较高, 但其价格昂贵,催化剂与产物的分离困难, 难以实现工业应用. 为此, 研究催化剂与产物易于分离的多相催化剂体系对喹啉加氢显得尤为重要.
人们研究过在水/有机两相体系中对喹啉加氢, 但反应结果并不理想; Rh配合物与高聚物结合的均相催化剂多相化, 则仍存在催化剂制备困难、金属流失难以解决的问题; 直接将Ru负载于SiO2上催化喹啉加氢,生成1,2,3,4-四氢喹啉的选择性不高; 用NiCl2-Li-naphthalene催化喹啉加氢, 催化剂用量大, 金属活性组分易中毒,催化剂不能循环使用; 将纳米Ru负载于高分子材料上用于喹啉加氢, 该催化剂抗中毒能力得到提高,但金属Ru的担载量高达10% (w,质量分数).
为解决含氮杂环化合物对催化剂的毒害作用, Vaccari等通过在催化体系中加入质子酸来避免催化剂的中毒失活, 然而质子酸的加入又会引起酸对设备的严重腐蚀.
四川大学化学学院李瑞祥等人通过水解,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)保护, NaOH刻蚀等方法制备了多孔及富含表面羟基的SiO2·xH2O负载的RuB催化剂RuB/SiO2·xH2O,并用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱和BET(Brunauer-Emmett-Teller)等手段对该催化剂进行了表征. 结果表明该催化剂具有良好的抗中毒能力,在3.0 MPa的H2压力和80℃的温和反应条件下,喹啉的转化率高于95%, 生成1,2,3,4-四氢喹啉的选择性高于97%. 并系统研究了表面羟基和溶剂对催化剂性能的影响, 发现以水为溶剂时, RuB/SiO2·xH2O对喹啉加氢反应展示出较高的活性和对1,2,3,4-四氢喹啉较高的选择性, 催化剂能够多次循环使用. 这一体系的优异催化性能归属于载体表面羟基和水的协同作用.