铑(I)/三-H8-联萘单齿亚磷酸酯高效催化双环戊二烯氢甲酰化制备双醛

doi:10.1016/S1872-2067(18)63098-0

催化学报 ›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (10): 1646-1652.DOI: 10.1016/S1872-2067(18)63098-0

铑(I)/三-H₈-联萘单齿亚磷酸酯高效催化双环戊二烯氢甲酰化制备双醛

田密^a,b, 李海峰^a, 王来来^a,c

a 中国科学院兰州化学物理研究所羰基合成与选择氧化国家重点实验室, 甘肃兰州 730000;
b 中国科学院大学, 北京 100049;
c 广州理文科技有限公司, 广东广州 511458

收稿日期:2018-03-30 修回日期:2018-05-07 出版日期:2018-10-18 发布日期:2018-08-03
通讯作者: 王来来
基金资助:
国家自然科学基金（21633013，21073211，21174155）；2016年南沙技术攻关项目（2016GG007）.

Highly efficient Rh(I)/tris-H₈-binaphthyl monophosphite catalysts for hydroformylation of dicyclopentadiene to dialdehydes

Mi Tian^a,b, Haifeng Li^a, Lailai Wang^a,c

a State Key Laboratory for Oxo Synthesis and Selective Oxidation, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, Gansu, China;
b University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;
c Guangzhou Lee & Man Technology Company Limited, Guangzhou 511458, Guangdong, China

Received:2018-03-30 Revised:2018-05-07 Online:2018-10-18 Published:2018-08-03
Contact: 10.1016/S1872-2067(18)63098-0
Supported by:
This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (21633013, 21073211, 21174155)and 2016 Nansha District Reasearch Project (2016GG007).

摘要/Abstract

摘要：

双环戊二烯（DCPD）是石脑油和燃料油裂解蒸汽的C5馏分中最重要的组分之一.DCPD经氢甲酰化反应可转化为具有广泛应用前景的三环癸烷不饱和单甲醛（TCDMA）和三环癸烷二甲醛（TCDDA），并可通过还原或胺化进一步转化为相应的醇和胺类化合物，用于农药、医药、润滑油和香料等的合成.但是，由于其分子结构中含有3，4-位和8，9-位两种不同活性的不饱和双键，因此DCPD氢甲酰化反应的产物通常非常复杂.过去数十年，研究者们为此相继开发了高转化率和高选择性的催化体系.但是反应条件相对都比较苛刻，尤其是对于双醛TCDDA的合成，通常需要较高的反应温度和反应压力以及大量的催化剂.
本文以2’-联萘位置含有不同酯取代基（OCOMe，OCOPh，OCOAdamantyl和OCOPhCl）的三-H8-联萘单齿亚磷酸酯L1-L4为配体，以不同价态的金属铑前驱体为催化剂，开发了Rh催化DCPD氢甲酰化反应的新体系，并对亚磷酸酯配体、不同价态的金属铑催化剂前驱体、反应温度、反应时间、溶剂以及不同的底物和催化剂的S/C摩尔比对DCPD转化率和TCDDA选择性的影响进行了深入的研究.结果表明，当以金属铑前驱体Rh（acac）（CO）₂和配体L4-OCOPhCl为催化体系时，在DCPD氢甲酰化反应中表现出很高的活性，尤其是当S/C=4000时，TON值达到3286，并且该催化体系对于双醛TCDDA具有良好的选择性.值得注意的是，在相对温和的条件（6MPa，120℃）下，Rh（I）催化剂与氯苯酯基取代的三-H₈-联萘单齿亚磷酸酯所形成的配合物在催化DCPD的氢甲酰化反应中，DCPD的转化率达到99.9%，而双醛TCDDA的选择性达到98.7%.此外，我们采用L4-OCOPhCl作为模型单齿磷酸配体，在溶液中通过NMR对可能形成的Rh（I）/亚磷酸酯催化物种进行了深入的考察.¹³P NMR谱图表明，在DCPD的氢甲酰化反应中，催化物种[Rh（acac）（CO）（L4-OCOPhCl）]比[Rh（acac）（CO）（L2-OCOPh）]具有更好的稳定性，而且只有体积较大的配体L4-OCOPhCl才能与铑前驱体Rh（acac）（CO）₂进行很好的配位.

关键词: 氢甲酰化, 双环戊二烯, 单亚磷酸酯, 二醛, 均相催化

Abstract:

Novel catalytic systems for the Rh-catalyzed hydroformylation of dicyclopentadiene have been developed using tris-H₈-binaphthyl monophosphite as ligands containing different ester substituents at the 2'-binaphthyl position (OCOMe, OCOPh, OCOAdamantyl and OCOPhCl). The catalysts exhibited high activity (S/C=4000, TON=3286) with good to excellent selectivity towards dialdehydes. Remarkably, the Rh(I) complex bearing the ligands with chlorophenyl ester substituents led to 99.9% conversion and 98.7% selectivity for dialdehydes under relatively mild conditions (6 MPa, 120℃).

Key words: Hydroformylation, Dicyclopentadiene, Monophosphite, Dialdehyde, Homogeneous catalysis

田密, 李海峰, 王来来. 铑(I)/三-H₈-联萘单齿亚磷酸酯高效催化双环戊二烯氢甲酰化制备双醛[J]. 催化学报, 2018, 39(10): 1646-1652.

Mi Tian, Haifeng Li, Lailai Wang. Highly efficient Rh(I)/tris-H₈-binaphthyl monophosphite catalysts for hydroformylation of dicyclopentadiene to dialdehydes[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2018, 39(10): 1646-1652.

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铑(I)/三-H₈-联萘单齿亚磷酸酯高效催化双环戊二烯氢甲酰化制备双醛

Highly efficient Rh(I)/tris-H₈-binaphthyl monophosphite catalysts for hydroformylation of dicyclopentadiene to dialdehydes

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