有机金属钯合成钯碳催化剂示意图
碳-碳键偶联可以将简单的分子转变为复杂的分子, 在化学合成中占有极为重要的地位. 诸多药物、染料和农药等有机化学品的合成过程中都包含着这一关键步骤. 其中过渡金属钯催化的Suzuki偶联反应, 由于其对底物适用性较广、反应条件较温和、副产物较少且易于处理等优点, 是合成芳基碳-碳键最有效的方法. 钯通常与有机配体(如钯-膦配合物等)形成均相催化剂, 催化剂活性往往较高,选择性好, 且反应条件较为温和; 但存在着难以分离和重复使用等问题. 同时, 有机配体制备复杂,不稳定且价格昂贵. 目前负载型钯催化剂制备过程中载体处理一般都较为繁琐, 且对氯代芳烃的催化效果尚待改进. 因此, 开发载体处理简单且能有效催化氯代芳烃偶联反应的负载型钯催化剂具有重要意义.
浙江工业大学绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地黄钟斌等人采用有机金属Pd2(dba)3(dba 为二亚苄基丙酮)还原分解法制得均匀分布的Pd纳米颗粒(粒径为3~6 nm)混合液, 并用活性炭直接吸附得到了组合型Pd/C纳米催化剂. 采用透射电子显微镜、X射线光电子能谱和X射线衍射等手段测定了催化剂表面Pd颗粒大小分布、晶型和化学态等. 将该催化剂用于Suzuki 碳-碳偶联反应, 其催化活性比浸渍法制备的Pd/C催化剂高2倍以上. 以溴代芳烃为底物时, 在80℃下0.5 h后偶联产物收率可达98%以上. 以邻氯硝基苯为底物时, 在110℃下1 h后偶联产物收率可达64%; 延长反应时间, 产物收率可达90%以上.