甲烷均相催化转化新技术研究

Methane, as the simplest alkane, is the main constituent of the world's energy source natural gas. Research of catalysis on methane conversion is essential to modern chemical industry. It is known that M-B bond containing organometallics have the ability to activate C-H bond of low alkanes. Therefore, This project plans to study the design and synthesis of M-B bond containing homogeneous catalysts and their applications in methane activation/functionalization, including the following aspects: 1) Design, synthesis and characterization of boryl ligand containing transition metal catalyst based on 1,8-naphthyridine skeleton; 2) The application of synthesized catalysts in controlling the selectivity and catalytic activity of methane borylation; 3) The application of synthesized catalysts in the transformation of methane with carbon dioxide, amine and alcohol.

甲烷作为最为简单的烷烃，是世界重要矿物质资源天然气的主要组成部分。研究甲烷的催化转化对现代化学工业具有重要的意义。含有M-B键的有机金属络合物具有良好的活化低碳烷烃C-H键的能力。基于此，本项目拟开展含M-B键均相催化剂的设计合成及其在甲烷催化转化中的应用研究。具体拟开展以下几个方面的研究工作：（1）基于1,8-萘啶骨架的新型硼基催化剂的合成和表征；（2）硼基催化剂调控甲烷单硼化和双硼化的选择性以及反应的催化活性的研究；（3）硼基催化剂在甲烷与二氧化碳反应以及甲烷与胺、醇的反应研究。

低碳烷烃的活化转化是化学研究的重点方向之一，得益于含硼分子的重要应用价值，将低碳烷烃转化为有机硼化物意义非凡。目前，该方向存在发展缓慢，反应的催化剂种类单一，化学选择性调控困难，反应效率低等问题。本项目设计并合成了一系列基于1, 8-萘啶骨架的配体并用于尝试低碳烷烃的硼化。主要完成了以下内容：1）合成了一系列基于1, 8-萘啶骨架合成配体前体；2）使用基于1, 8-萘啶骨架的恶唑啉配体尝试低碳烷烃的硼化反应，并取得了一定的进展；3）完成了醛和酮的碳硼化构建二级、三级烷基硼酸酯。4）完成了铁/钌接力催化的醇的a-C-H键的硼化转化。5）发展了一种新型的胺化试剂解决了烷基和芳基硼酸酯的胺化难题。