序号： 编码： 11
河北师范大学2013年度大学生课外学术科技创新
项目名称： 项目类别：
项目负责人：e-mail： 学院年级： 指导教师： e-mail：
立项申请书
新型高效酯氢化还原催化剂的合成
11
所属子类： 5
周炉红 手 机： 18231198595 2463347858@qq.com
QQ：
2463347858
化学与材料科学学院2011级 刘庆彬
联系电话：
13931100839
liuqingb@sina.com
共青团河北师范大学委员会制
2013年 2 月 28 日
填 写 说 明
1． 本申请书在指导老师的指导下，由项目负责人负责填写，内容表达要明确、
严谨，字迹要清晰，空格不够时可另加页； 2． 项目名称限制在30个汉字以内；
3． 项目分类和所属子类填写编码即可，详见第4、5、6条；
4． 项目类别分为：自然科学类学术论文（代码为11）、哲学社会科学类社会调
查报告和学术论文（12）、科技发明制作（13）、创业计划书（14）； 5． 自然科学类学术论文和科技发明制作的子类分为5类：1．机械与控制（包
括机械、仪器仪表、自动化控制、工程、交通、建筑等）；2．信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等）；3．数理（包括数学、物理、地球与空间科学等）4．生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健康、卫生、食品等）；5．能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化工、生态、环保等）。 6． 哲学社会科学类社会调查报告和学术论文的子类分为6类：1．哲学；2．经
济；3．社会；4．法律；5．教育；6．管理； 7． 创业计划书的子类分为2类：1、产品；2、服务
8． 申请者必须是主持本研究工作的首席研究人，只能一名，有研究、组织能力，
时间上有保证；参加人为实际从事本研究工作的人员； 9． 项目申请人和项目组成员申请项目不得超过两项；
10． 项目经费限于本项目研究工作直接需要的开支，实事求是，勤俭节约。应充
分利用已有条件和可以利用的协作条件。
11． 本申请书由申请者所在学院审查、筛选后统一报校团委，一式一份，并将电
子版上传到团委网站（tw.hebtu.edu.cn）科技创新项目网上报名评审系统。
一． 申报项目基本情况
项目名称 项目大类 起止日期 申请经费 新型高效酯氢化还原催化剂的合成 A：课外学术科技作品（√ ） B：创业计划竞标项目（ ） 2013 年 3月 1 日 —— 2013 年 12月 1 日 学 号 2011014826 2011010407 姓 名 周炉红 苗方方 方圆 专业 化学 化学 化学 单 位 年级 2011级 2011级 2011级 辅导员 吕雪梅 职 称 签 名 签 名 项目组成员 2011014870 姓 名 指导老师 刘庆彬 研河北师范大学化学与材料科学学应用化学 ，究员，系主任 院 负责人参加科技创新活动与获奖情况 无 研究内容摘要（300字左右） 有机酸酯还原成醇是有机化学最基本的反应之一，在医药、农药、食品添加剂、电子产品等精细化工领域中广泛应用，目前常用大量的NaBH4和LiAlH4将酯还原成醇，其生产成本较高，同时会产生大量废弃物，环境污染大。采用催化氢化还原替代现有的还原方法，是一个理想、绿色的解决方法。但由于酯氢化反应活性低，其氢化还原问题一直未能有效解决。本课题提出设计、合成新型钌的氮膦配体螯合物作为催化剂，采用NMR、X-单晶衍射等现代光谱手段对其结构进行表征，将其用于芳香酸、脂肪酸酯类催化氢化还原中，采用GC-MS、HPLC-MS等手段对反应过程进行跟踪。建立新的酯催化氢化还原方法，揭示酯氢化还原活性与催化剂结构之间的关系，通过优化反应条件，筛选出高效、温和、选择性高的催化剂，为设计适合工业化的酯氢化还原催化剂奠定基础。
二． 项目详细情况 国内外本项目的研究状况(本栏目为空的，一律不予立项) 将有机酸酯还原成醇是有机化学最基本的反应之一，目前实验室和工业上常用的方法是用等量或过量的NaBH4和LiAlH4[1]来还原，这样常常会产生大量的废弃物，对环境造成污染；同时由于NaBH4和LiAlH4价格昂贵，生产成本较高，因此从经济和环境友好角度来考虑，酯催化氢化还原成醇是一个非常具有吸引力的选择。2005年在美国绿色化学研究所和制药公司的圆桌讨论会上曾把“LiAlH4 或硼烷还原酰胺[2]”的替代反应列在首要攻克议题。 近几年来，均相的分子催化剂催化酯加氢取得一定进展，Ikariya[3]对这一领域的进展进行了评论。酯氢化反应尽管不会涉及到产生手性中心的问题，但由于酯基连有供电子的烷氧基，其反应活性比酮羰基低很多，其加氢难度较大，因此到目前为止，酯的氢化还原问题一直未能的到有效解决。目前存在的主要问题是；1）由于酯基的反应活性低，现有催化剂的效率较低，S/C只有100-10000，而简单羰基还原，S/C多数能达到（10000- 4550 000)[4]，所以酯加氢催化剂用量大，成本比较高，很多还不适合大规模工业化生产，尤其对于大量低附加值的酯类氢化，需要更高效催化剂来降低生产成本。2）催化剂的普适性较差，一些催化剂只对某几种化合物有效。对于手性的β-氨基、羟基羧酸酯类氢化许多催化剂效率很低或无效，此外含手性官能团的羧酸衍生物加氢还原，要求不发生消旋，而这类反应中常常以强碱添加剂，会对其他官能团产生影响，手性中心常常会发生消旋问题。3）对于含有C=C,苯环，C=O等不饱和官能团化合物，已有催化剂常常选择性太差，常常会对其他不饱和的双键产生加氢。因此下一代酯氢化催化剂的设计应该是朝更高效、反应条件更温和、不需要或加入更少量强碱，对反应底物适应性更广泛方向上努力。因此我们准备设计一种新的酯氢化配体，用于筛选温和、高效的双功能分子催化剂催化酯氢化反应，解决目前酯氢化反应中存在的问题。 鉴于目前金属硼氢化物（NaBH4、LiAlH4及其衍生物）在医药、农药、食品添加剂、电子产品等精细化工领域中使用的广泛性，如果能设计高效的酯氢化催化剂催化还原酯替代现有的还原方法，将会对本领域的经济可持续发展、减少环境污染产生重要影响。 [1] 闻韧编, 药物合成反应 第二版 化学工业出版社2003，P386-388。 [2] D. J. C. Constable, P. J. Dunn, J. D. Hayler, G. R. Humphrey, H. L. Leazer, Jr., R. J. Linderman, K. Lorenz, J. Manley, B. A.Pearlman, A. Wells, A. Zaks, T. Y. Zhang, Key green chemistry research areas—a perspective from pharmaceutical Manufacturers. Green Chem. 2007, 9,411 – 420. [3] P. A. Dub, T. Ikariya, Catalytic Reductive Transformations of Carboxylic and Carbonic Acid Derivatives Using Molecular Hydrogen. ACS Catal. 2012, 2, 1718?1741. [4] W. Li, J.-H. Xie, H. Lin, Q-L. Zhou, Highly Efficient Hydrogenation of Biomass-derived Levulinic Acid to γ-Valerolactone Catalyzed by Iridium Pincer Complexes. Green Chem., 2012,14, 2388-2390.
项目的创新点（300字左右） 1）设计、合成、表征一种新的钌氮膦配体螯合物， 2）探索新的配体对催化剂的活性影响，解决酯氢化催化剂活性低的问题，为设计适合工业化生产催化剂创造条件。 项目的研究意义与选题依据 目前金属硼氢化物（NaBH4、LiAlH4及其衍生物）在医药、农药、食品添加剂、电子产品等精细化工领域中使用的广泛性，如果能设计高效的酯氢化催化剂催化还原酯替代现有的还原方法，将会对本领域的经济可持续发展、减少环境污染产生重要影响。 选题依据：本课题是在参考大量国外同行工作的基础上，依据我们现有的工作基础提出的。 研究详细内容 1）催化剂的合成与表征 以芘为原料用RuCl3催化，高碘酸钠为氧化剂，将芘氧化成芘-4,5-二酮，以三苯基膦，2-氯乙胺为原料，在金属锂的作用下合成2-二苯膦基乙胺，将2-二苯膦基乙胺与芘-4,5-二酮按2:1的比例缩合成二亚胺，再与RuCl3(DMSO)n; 络合可得催化剂1（见下图）；此外可用其他烷基膦替代三苯基膦，同理可以制备其他2-二烷基膦基乙胺替代2-二苯基膦基乙胺合成二烷基膦基催化剂用来筛选其催化活性。
“挑战杯”科创立项申请书 - 图文
