高等学校化学学报 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (10): 3024.doi: 10.7503/cjcu20210367
收稿日期:
2021-05-31
出版日期:
2021-10-10
发布日期:
2021-10-10
通讯作者:
王鹏
E-mail:lzuwangpeng@mail.sioc.ac.cn
基金资助:
WANG Peng1(), LIU Huan2, YANG Da2
Received:
2021-05-31
Online:
2021-10-10
Published:
2021-10-10
Contact:
WANG Peng
E-mail:lzuwangpeng@mail.sioc.ac.cn
摘要:
不饱和烃类化合物的羰基化反应是指在过渡金属催化剂存在条件下, 将一氧化碳(CO)分子以羰基的形式插入到烯烃(或者炔烃)与不同的亲核试剂中, 合成更高附加值化学品的转化过程. 本文综合评述了羰基化反应合成高附加值化学品的重要性, 介绍了几种不同类型的羰基化反应(氢甲酰化反应、 氢酯化反应、 氢酰胺化反应和氢羧基化反应)在发展新型催化剂体系及高效合成目标产物方面的研究进展, 并对羰基化反应存在的问题及未来发展方向和趋势进行了展望.
中图分类号:
TrendMD:
王鹏, 刘欢, 杨妲. 一氧化碳参与不饱和烃类化合物羰基化反应的研究进展. 高等学校化学学报, 2021, 42(10): 3024.
WANG Peng, LIU Huan, YANG Da. Recent Advances on Hydrocarbonylation of Unsaturated Hydrocarbons by Involving Carbon Monoxide. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(10): 3024.
1 | Sakurai Y., Sakaguchi S., Ishii Y., Tetrahedron Lett., 1999, 40(9), 1701—1704 |
2 | Fañanás F. J., Hoberg H., J. Organomet. Chem., 1984, 277(1), 135—142 |
3 | Tsuji J., Morikawa M., Kiji J., Tetrahedron Lett., 1963, 4(16), 1061—1064 |
4 | Fujiwara Y., Kawauchi T., Taniguchi H., J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1980, 5, 220—221 |
5 | Fujiwara Y., Takaki K., Watanabe J., Uchida Y., Taniguchi H., Chem. Lett., 1989, 18(9), 1687—1688 |
6 | Kurioka M., Nakata K., Jintoku T., Taniguchi Y., Takaki K., Fujiwara Y., Chem. Lett., 1995, 24(3), 244—244 |
7 | Sargent B. T., Alexanian E. J., J. Am. Chem. Soc., 2016, 138(24), 7520—7523 |
8 | Jiang B., Zhang X. F., Yang C. H., Org. Chem. Front., 2018, 5, 1724—1727 |
9 | Yu W. J., Yang S. W., Xiong F., Fan T. X., Feng Y., Huang Y. Y., Fu J. K., Wang T., Org. Biomol. Chem., 2018, 16(17), 3099—3103 |
10 | Dolle R. E., Schmidt S. J., Kruse L. I., J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1987, 904—905 |
11 | Andrus M. B., Ma Y. D., Zang Y. F., Song C., Tetrahedron Lett., 2002, 43(50), 9137—9140 |
12 | Dubbaka S. R., Vogel P., J. Am. Chem. Soc., 2003, 125(50), 15292—15293 |
13 | Alper H., Urso F., Smith D. J. H., J. Am. Chem. Soc., 1983, 105(22), 6737—6738 |
14 | Rowley J. M., Lobkovsky E. B., Coates G. W., J. Am. Chem. Soc., 2007, 129(16), 4948—4960 |
15 | Wang L., Neumann H., Spannenberg A., Beller M., Chem. Eur. J., 2018, 24(9), 2164—2172 |
16 | Pongrácza P., Seni A. A., Mikac L. T., Kollára L., Mol. Catal., 2017, 438, 15—18 |
17 | Echavarren A. M., Stille J. K., J. Am. Chem. Soc., 1988, 110(5), 1557—1565 |
18 | Rahman O., Kihlberg T., Langström B., Eur. J. Org. Chem., 2004, 2004(3), 474—478 |
19 | Schoenberg A., Bartoletti I., Heck R. F., J. Org. Chem., 1974, 39(23), 3318—3326 |
20 | Beller M., Wu X. F., Transition Metal Catalyzed Carbonylation Reactions: Carbonylative Activation of C—X Bonds, Springer, Amsterdam, 2013 |
21 | Dasa D., Bhanage B. M., Adv. Synth. Catal., 2020, 362(15), 3022—3058 |
22 | Marinkovic J. M., Riisager A., Franke R., Wasserscheid P., Haumann M., Ind. Eng. Chem. Res., 2019, 58(7), 2409—2420 |
23 | Peng J. B., Wu F. P., Wu X. F., Chem. Rev., 2019, 119(4), 2090—2127 |
24 | Quintero⁃Duquea S., Dyballab K. M., Fleischer I., Tetrahedron Lett., 2015, 56(21), 2634—2650 |
25 | Yin Z. P., Xu J. X., Wu X. F., ACS Catal., 2020, 10(11), 6510—6531 |
26 | Li Y. H., Hu Y. Y., Wu X. F., Chem. Soc. Rev., 2018, 47, 172—194 |
27 | Konishi H., Manabe K., Tetrahedron Lett., 2019, 60(42), 151147 |
28 | Zhang S. K., Neumann, H., Beller M., Chem. Soc. Rev., 2020, 49(10), 3187—3210 |
29 | Peng J. B., Geng H. Q., Wu X. F., Chem., 2019, 5(3), 526—552 |
30 | Franke R., Selent, D., Börner A., Chem. Rev., 2012, 112(11), 5675—5732 |
31 | Ojima I., Tsai C. Y., Tzamarioudaki M., Bonafoux D., Org. React.,2000, 56(Chapter 1), 1—68 |
32 | Roelen O.(to Chemische Verwertungsgesellschaft Oberhausenm.b.H.), GermanPatent DE 849548, 1938 |
33 | Hans W., Chem. Rev., 1960, 60(2), 169—184 |
34 | Zheng J., Lin J. H., Yu L.Y., Wei Y., Zheng X., Xiao J. C., Org. Lett., 2015, 17(24), 6126—6129 |
35 | Duff J. C., Bills E. J., J. Chem. Soc., 1932, 1987—1988 |
36 | Drommi D., Arena C. G., Catal. Commun., 2018, 115, 36—39 |
37 | Yu S. M., Snavely W. K., Chaudhari R. V., Subramaniama B., Mol. Catal., 2019, 484, 110721—110726 |
38 | Tian M., Li H. F., Wang L. L., Chinese J. Catal., 2018, 39(10), 1646—1652 |
39 | Ren W. L., Chang W. J., Dai J., Shi Y., Li J. F., Shi Y. A., J. Am. Chem. Soc., 2016, 138(45), 14864—14867 |
40 | Li Y. Q., Liu H., Wang P., Yang D., Zhao X. L., Liu Y., Faraday Discuss., 2016, 190, 219—230 |
41 | Ren X. Y., Zheng Z. Y., Zhang L., Wang Z., Xia C. G., Ding K. L., Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56(1), 310-313 |
42 | Phanopoulos A., Nozaki K., ACS Catal., 2018, 8(7), 5799—5809 |
43 | Pandey S., Raj K. V., Shinde D. R., Vanka K., Kashyap V., Kurungot S., Vinod C. P., Chikkali S. H., J. Am. Chem. Soc., 2018, 140(12), 4430—4439 |
44 | You C., Li X. X., Yang Y. H., Yang Y. S., Tan X. F., Li S. L., Wei B., Lv H., Chung L. W., Zhang X. M., Nat. Commun., 2018, 9, 2045 |
45 | Feng J. Y., Ma Q. Q., Song H. B., Liu Q. Q., Xu B. Y., Zhang M., Li S. M., Yua S. T., Jin X., Green Chem.,2019, 21(12), 3267—3275 |
46 | Dong K., Sun Q., Tang Y. Q., Shan C., Aguila B., Wang S., Meng X. J., Ma S. Q., Xiao F. S., Nat. Commun., 2019, 10, 3059 |
47 | Qiao B. T., Li T. B., Chen F., Liang R., Wang H., Su Y., Wang A. Q., Zhang T., Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59(19), 7430—7434 |
48 | Hoodl D. M., Johnson R. A., Carpenter A. E., Younker J. M., Vinyard D. J., Stanley G. G., Science, 2020, 367(6477), 542—548 |
49 | Roberts G. M., Pierce P. J., Woo L. K., Organometallics, 2013, 32(6), 2033—2036 |
50 | Liang B., Liu J., Gao Y. X., Wongkhan K., Shu D. X., Lan Y., Li A., Batsanov A. S., Howard J. A. H., Marder T. B., Chen J. H., Yang Z., Organometallics, 2007, 26(19), 4756—4762 |
51 | Masum M. A., Yamamoto Y., J. Am. Chem. Soc., 1998, 120(15), 3809—3810 |
52 | Zhang X. H., Shen C. R., Xia C. G., Tian X. X., He L., Green Chem., 2018, 20(24), 5533—5539 |
53 | Becker Y., Eisenstadt A., Stille J. K., J. Org. Chem., 1980, 45(11), 2145—2151 |
54 | Ajjou A. N., Alper H., Macromolecules, 1996, 29(5), 1784—1788 |
55 | Murahashi S. I., Imada Y., Taniguchi Y., Higashiura S., J. Org. Chem., 1993, 58(6), 1538—1545 |
56 | Zargarian D., Alper H., Organometallics, 1993, 12(3), 712—724 |
57 | Fujihara T., Nogi K., Xu T., Terao J., Tsuji Y., J. Am. Chem. Soc., 2012, 134(22), 9106—9109 |
58 | McNulty J., Nair J. J., Robertson A., Org. Lett., 2007, 9(22), 4575—4578 |
59 | Barnard C. F. J., Organometallics, 2008, 27(21), 5402—5422 |
60 | Wang Y., Ren W. L., Li J. F., Wang H. N., Shi Y. A., Org. Lett., 2014, 16(22), 5960—5963 |
61 | Sebastián L. G., Alamo M. F., García J. J., Organometallics, 2012, 31(23), 8200—8207 |
62 | Mondal K., Halder P., Sasikumar G. G. P., Das K. V. R. P., Org. Biomol. Chem., 2019, 17(21), 5212—5222 |
63 | Xiao W. J., Alper H., J. Org. Chem., 1998, 63(22), 7939—7944 |
64 | Xiao W. J., Vasapollo G., Alper H., J. Org. Chem., 1998, 63(8), 2609—2612 |
65 | Cao H., McNamee L., Alper H., J. Org. Chem., 2008, 73(9), 3530—3534 |
66 | Hirschbeck V., Gehrtz P. H., Fleischer I., J. Am. Chem. Soc., 2016, 138(51), 16794—16799 |
67 | Xu T. Y., Alper H., J. Am. Chem. Soc., 2014, 136(49), 16970—16973 |
68 | Roberts G. M., Pierce P. J., Woo L. K., Organometallics, 2013, 32(6), 2033—2036 |
69 | Liu J., Liu Q., Franke R., Jackstell R., Beller M., J. Am. Chem. Soc., 2015, 137(26), 8556—8563 |
70 | Hirschbeck V., Gehrtz P. H., Fleischer I., J. Am. Chem. Soc., 2016, 138(51), 16794—16799 |
71 | Dong K. W., Fang X. J., Gulak S., Franke R., Spannenberg A., Neumann H., Jackstell R., Beller M., Nat. Commun., 2017, 8, 14117—14123 |
72 | Illner M., Schmidt M., Pogrzeba T., Urban C., Esche E., Schomacker R., Repke J. U., Ind. Eng. Chem. Res., 2018, 57(27), 8884—8894 |
73 | Yang D., Liu H., Wang D. L., Luo Z. J., Lu Y., Xia F., Liu Y., Green Chem., 2018, 20(11), 2588—2595 |
74 | Yang J., Liu J. W., Neumann H., Franke R., Jackstell R., Beller M., Science, 2019, 366(6472), 1514—1517 |
75 | Zhu J. P., Gao B., Huang H. M., Org. Biomol. Chem., 2017, 15(14), 2910—2913 |
76 | Gao B., Huang H. M., Org. Lett., 2017, 19(22), 6260—6263 |
77 | Hu Y., Huang H. M., Org. Lett., 2017, 19(19), 5070—5073 |
78 | Huang Q. F., Hua R. M., Adv. Synth. Catal., 2007, 349(6), 849—852 |
79 | Mane R. S., Bhanage B. M., Asian J. Org. Chem., 2018, 7(1), 160—164 |
80 | Zhang G. Y., Gao B., Huang H. M., Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54(26), 7657—7661 |
81 | Lee S. I., Son S. U., Chung Y. K., Chem. Commun., 2002, (12), 1310—1311 |
82 | Li H. Q., Fang X. J., Jackstell R., Neumann H., Beller M., Chem. Commun., 2016, 52(44), 7142—7145 |
83 | Li H. Q., Dong K. W., Neumann H., Beller M., Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54(35), 10239—10243 |
84 | Wang D. L., Liu H., Yang D., Wang P., Lu Y., Liu Y., ChemCatChem., 2017, 9(22), 4206—4211 |
85 | Wu X. F., Neumann H., Beller M., Chem. Asian J., 2010, 5(10), 2168—2172 |
86 | Zhou X. B., Chen A., Du W., Wang Y. W., Peng Y., Huang H. M., Org. Lett., 2019, 21(22), 9114—9118 |
87 | Li Y., Alper H., Yu Z. K., Org. Lett., 2006, 8(23), 5199—5201 |
88 | Driller K. M., Prateeptongkum S., Jackstell R., Beller M., Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50(2), 537—541 |
89 | Fang X. J., Jackstell R., Beller M., Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52(52), 14089—14093 |
90 | Dong K. W., Fang X. J., Jackstell R., Laurenczy G., Li Y. H., Beller M., J. Am. Chem. Soc., 2015, 137(18), 6053—6058 |
91 | Gao B., Zhang G. Y., Zhou X. B., Huang H. M., Chem. Sci., 2018, 9(2), 380—386 |
92 | Juliá⁃Hernández F., Moragas T., Cornella J., Martin R., Nature, 2017, 545(7652), 84—88 |
93 | Koch H., Brennstoff Chem., 1955, 36, 321 |
94 | Alper H., Woell J. B., Despeyroux B., Smith D. J. H., J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1983, (21), 1270—1271 |
95 | Li J. H., Li G. P., Jiang H. F., Chen M. C., Tetrahedron Lett., 2001, 42(39), 6923—6924 |
96 | Huang Z. J., Cheng Y. Z., Chen X. P., Wang H. F., Du C. X., Li Y. H., Chem. Commun., 2018, 54(32), 3967—3970 |
97 | Wang K. Y., Zhang Y., Wang H. Y., Xia X. M., Liu T. X., Pestic. Biochem. and Physiol., 2009, 96(1), 51—55 |
98 | Botteghi C., Bona D. D., Paganelli S., Marchetti M., Sechi B., Anales de Quimica, 1996, 92(2), 101—107 |
99 | Siegel V. H., Himmele W., Chem. Abstr., 1974, 81, 120222 |
100 | Rovira L., Vaquero M., Ferran A. V., J. Org. Chem., 2015, 80(20), 10397—10403 |
101 | Dieguez M., Pamies O., Claver C., Chem. Commun., 2005, 9, 1221—1223 |
102 | Khokhar M. D., Shuklaa R. S., Jasra R. V., J. Mol. Catal. A: Chem., 2015, 400, 1—6 |
103 | Chaudhari R. V., Chansarkar R., Mukhopadhyay K., Kelkar A. A., Process for Preparation of Esters of Hydroxy Tiglic Aldehydes, US2005/215814(A1), 2005⁃09⁃29 |
104 | Fitton P., Moffet H., Hoffmann⁃La Roche Inc., Preparation of Esters of Hydroxy Tiglic Aldehyde, US4124619(A), 1978⁃11⁃07 |
105 | Lee C. W., Alper H., J. Org. Chem., 1995, 60(3), 499—503 |
106 | Clarke M. L., Roff G. J., Chem. Eur. J., 2006, 12(31), 7978—7986 |
107 | Cunillera A., Ruiz A., Godarda C., Adv. Synth. Catal.,2019, 361(18), 4201—4207 |
108 | Lin Y. Y., Yang X. Q., Wang H. X., Xu B. B., Li G., Technical Method for Producing Propyl Aldehyde Through Hydroformylation of Ethylene, CN102336638A, 2012⁃02⁃01(林毓勇, 杨秀全, 王海霞, 徐彬彬, 李刚. 一种乙烯氢甲酰化生产丙醛工艺的方法, CN102336638A, 2012⁃02⁃01) |
109 | Chen W. M., Ding Y. J., Song X. G., Zhu H. J., Yan L., Wang T., Chinese J. Catal., 2012, 33(6), 1007—1013 |
110 | Pei Y. P., Ding Y. J., Zang J., Song X. G., Dong W. D., Zhu H. J., Wang T., Chen W. M., Chinese J. Catal., 2012, 33(5), 808—812 |
111 | Song X. G., Ding Y. J., Chen W. M., Dong W. D., Pei Y. P., Zang J., Yan L., Lu Y., Catal. Commun., 2012, 19, 100—104 |
112 | Song X. G., Ding Y. J., Chen W. M., Dong W. D., Pei Y. P., Zang J., Yan L., Lu Y., Energy Fuels, 2012, 26(11), 6559—6566 |
113 | Li C. Y., Yan L., Lu L. L., Xiong K., Wang W. L., Jiang M., Liu J., Song X. G., Zhan Z. P., Jiang Z., Ding Y. J., Green Chem., 2016, 18(10), 2995—3005 |
114 | Li C. Y., Yan L., Lu L. L., Xiong K., Wang W. L., Jiang M., Liu J., Song X. G., Zhan Z. P., Jiang Z., Ding Y. J., J. Catal., 2017, 353, 123—132 |
115 | Zhou R., Yuan L., Song X. G., Liu Y., Jiang Z., Lin R. H., Ding Y. J., Adv. Mater., 2019, 31(50), 1904976 |
116 | Zhou R., Yang L., Lyu Y., Song X. G., Zheng C. Y., Feng S. Q., Jiang Z., Ding Y. J., J. Catal., 2019, 369, 249—256 |
117 | Musser M. T., Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley⁃VCH, Weinheim, 2000 |
118 | Alini S., Babini P., Handbook of Advanced Methods and Processes in Oxidation Catalysis, Imperial College Press, London, 2014 |
119 | Denis P., Patois C., Perron R., Process for Hydroxycarbonylation of Butadiene, EP0648731(A1), 1995⁃04⁃19 |
120 | Atadan E. M., Bruner H. S., Process for the Preparation of Adipic Acid or Pentenoic Acid, US5292944(A), 1994⁃03⁃08 |
121 | Drent E., Jager W. W., Process for the Carbonylation of Conjugated Dienes, WO00056695(A1), 2000⁃09⁃28 |
122 | Sielcken O. E., Process for the Preparation of 3⁃Pentenoic Acid and/or Ester Thereof Starting from Butadiene, WO0121569(A1), 2001⁃ 03⁃29 |
123 | Yang J., Liu J. W., Ge Y., Huang W. H., Ferretti F., Neumann H., Jiao H. J., Franke R., Jackstell R., Beller M., Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60(17), 9527—9533 |
124 | Skoog E., Shin J. H., Saez⁃Jimenez V., Mapelli V., Olsson L., Biotechnol. Adv., 2018, 36(8), 2248—2263 |
125 | Bart J. C. J., Cavallaro S., Ind. Eng. Chem. Res.,2015, 54(1), 1—46 |
126 | Rios J., Lebeau J., Yang T., Li S., Lynch M. D., Green Chem., 2021, 23, 3172—3190 |
127 | Tortajada A., Ninokata R., Martin R., J. Am. Chem. Soc.,2018, 140(6), 2050—2053 |
128 | Shi Y. K., Hu X. J., Zhu B. L., Zhang S. M., Huang W. P., Chem. Res. Chinese Universities, 2015, 31(5), 851―857 |
129 | Zhang X. P., Li Z. W., Wang P., Fan X. S., Zhang G. S., Chem. Res. Chinese Universities, 2017, 33(3), 384—387 |
[1] | 赵润瑶, 纪桂鹏, 刘志敏. 吡咯氮配位单原子铜催化剂的电催化二氧化碳还原性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(7): 20220272. |
[2] | 郭志强, 杨博如, 席婵娟. 硼氢化试剂在二氧化碳还原官能化反应中的研究进展[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(7): 20220199. |
[3] | 王丽君, 李欣, 洪崧, 詹新雨, 王迪, 郝磊端, 孙振宇. 调节氧化镉-炭黑界面高效电催化CO2还原生成CO[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(7): 20220317. |
[4] | 董妍红, 鲁新环, 杨璐, 孙凡棋, 段金贵, 郭昊天, 张钦峻, 周丹, 夏清华. 双功能金属有机骨架材料的制备及催化烯烃环氧化性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(11): 20220458. |
[5] | 高中楠, 郭丽红, 赵东越, 李新刚. A位缺陷对La-Sr-Co-O钙钛矿结构和催化氧化性能的影响[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(9): 2869. |
[6] | 李海勃, 肖长发, 江龙, 黄云, 淡宜. MCM-41分子筛负载氯化铝催化丙烯酸甲酯与1-辛烯共聚[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(9): 2974. |
[7] | 任颖, 李昌华, 王涛, 薛珊珊, 张婷婷, 贾建峰, 武海顺. 钯催化氧化N—H键羰基化反应合成1,3,4⁃噁二唑⁃2(3H)⁃酮杂环化合物机理的理论研究[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(6): 1793. |
[8] | 闫鹏泉, 王竟荣, 沈亚星, 左志军, 高志华, 黄伟. CuAl2O4尖晶石结构对浆态床一氧化碳加氢性能的影响[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(6): 1846. |
[9] | 郭淑佳, 王森, 张莉, 秦张峰, 王鹏飞, 董梅, 王建国, 樊卫斌. ZSM-5分子筛酸位分布及其甲醇制烯烃催化性能的定向管理与调控[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(1): 227. |
[10] | 张俊, 王彬, 潘莉, 马哲, 李悦生. 含咪唑离子聚乙烯离聚体的合成与性能[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(9): 2070. |
[11] | 李潇,邢莉莎,赵婉君,王永钊,赵永祥. Pd-Cu/羟磷灰石的制备及常温常湿CO催化氧化性能[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(7): 1600. |
[12] | 徐文艺,冯乙巳. 2,3-丁二酮介导的CF3SO2Na与烯烃的氧化三氟甲基化反应[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(7): 1567. |
[13] | 金欣, 冯锡岚, 刘大鹏, 苏雨童, 张政, 张瑜. 自发氧化还原法制备Co3O4/CeO2纳米复合材料及其CO催化氧化反应结构优化[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(4): 652. |
[14] | 李振华, 施润, 赵家琦, 张铁锐. 光驱动C1转换到高附加值化学品的研究进展[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(4): 604. |
[15] | 王瑞, 黄新松, 刘天赋, 曹荣. 金属有机框架用于一氧化碳氧化[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(10): 2174. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||