有机化学 ›› 2021, Vol. 41 ›› Issue (4): 1319-1336.DOI: 10.6023/cjoc202007063 上一篇 下一篇
综述与进展
收稿日期:
2020-07-28
修回日期:
2020-10-23
发布日期:
2020-11-19
通讯作者:
陈春霞, 彭进松
基金资助:
Xin Chena,b, Chunxia Chena,b,*(), Jinsong Penga,*()
Received:
2020-07-28
Revised:
2020-10-23
Published:
2020-11-19
Contact:
Chunxia Chen, Jinsong Peng
About author:
Supported by:
文章分享
纤维素作为自然界中含量最丰富的天然聚合物, 存在于高等植物、棉花、藻类和细菌等各种物质中, 并且被科研工作者作为金属纳米粒子的负载材料用于有机合成和催化的研究中. 近代以来, 过渡金属催化领域发展迅猛, 但由于存在着成本高、分离难以及不可回收再利用等缺点, 所以越来越多的科研工作者利用纤维素及其衍生物负载过渡金属, 实现非均相催化. 从经济高效的角度来看, 纤维素及其衍生物负载廉价金属铜粒子, 不仅可以高效地参与各种类型的有机转化, 还能多次循环、再生利用, 解决了均相催化剂的诸多弊端, 实现绿色化学. 以不同类型纤维素铜催化剂的制备途径为线索, 对其催化的有机反应进行了综述, 主要涉及C—X键的构建、环加成、氧化、还原、光催化降解和电催化等反应类型, 为今后纤维素及其衍生物催化剂的广泛应用起到推动作用.
陈鑫, 陈春霞, 彭进松. 纤维素及其衍生物负载铜催化有机反应的研究进展[J]. 有机化学, 2021, 41(4): 1319-1336.
Xin Chen, Chunxia Chen, Jinsong Peng. Research Progress of Cellulose and Its Derivatives Supported Copper Catalyst Catalyzed Organic Reactions[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2021, 41(4): 1319-1336.
[1] |
Shaghaleh, H.; Xu, X.; Wang, S. RSC Adv. 2018, 8,825.
|
[2] |
Qiu, X.; Hu, S. Materials 2013, 6,738.
pmid: 28809338 |
[3] |
McNamara, J.T.; Morgan, J.L. W.; Zimmer, J. Annu. Rev. Biochem. 2015, 84,895.
doi: 10.1146/annurev-biochem-060614-033930 pmid: 26034894 |
[4] |
Brett, C.T. Int. Rev. Cytol. 2000, 199,161.
|
[5] |
Wu, X.; Lu, C.; Zhang, W.; Yuan, G.; Xiong, R.; Zhang, X. J. Mater. Chem. 2013, 30,8645.
|
[6] |
Wu, X.; Lu, C.; Zhang, W.; Guan, G.; Xiong, R.; Zhang, X. Environ. Sci.: Nano 2014, 1,71.
|
[7] |
Zhou, Z.; Lu, C.; Wu, X.; Zhang, X. RSC Adv. 2013, 48,26066.
|
[8] |
Klemm, D.; Heublein, B.; Fink, H.P.; Bohn, A. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44,3358.
|
[9] |
Varshney, K.; Naithani, S. In Cellulose Fibers:Bio- and Nano-Polymer Composites, Green Chemistry and Technology, Eds.: Kalia, S.; Kaith, B.S.;Kaur. I., Springer Science & Business Media, New York, 2011, pp.43~60.
|
[10] |
Saliba, R.; Gauthier, H.; Gauthier, R.; Ramel, M.P. J. Appl. Polym. Sci. 2000, 75,1624.
|
[11] |
Bang, H.; Ma, K.; Devarayan, K.; Kang, C.; Kim, B.; Gopiraman, M.; Kim, I. J. Mater. Sci. Technol. 2016, 32,605.
|
[12] |
Eivazihollagha, A.; Bäckströmb, J.; Dahlströma, C.; Carlssonc, F.; Ibrahema, I.; Lindmana, B.; Edlunda, H.; Norgren, M. Mater. Lett. 2017, 187,170.
|
[13] |
Jilal, I.; Barkany, S.E.; Bahari, Z.; Sundman, O.; Loutou, M.; Amhamdi, H. Cellulose 2018, 25,4375.
|
[14] |
Yingkong, P.; Tanskul, S. J. Polym. Environ. 2019, 27,1948.
|
[15] |
Li, Z.; Hori, N.; Takemura, A. Cellulose 2019, 6,2839.
|
[16] |
Reddy, K.R.; Kumar, N.S.; Sreedhar, B.; Kantam, M.L. J. Mol. Catal. A: Chem. 2006, 252,136.
|
[17] |
Reddy, K.R.; Kumar, N.S. Synlett 2006,2246.
|
[18] |
Zhai, X.; Han, S.; Wei, P. Chem. Reagents 2010, 32,397. (in Chinese)
|
( 瞿晓璐, 韩世清, 韦萍, 化学试剂, 2010, 32,397.)
|
|
[19] |
Sarkar, S.M.; Sultana, T.; Biswas, T.K.; Ranman, M.L.; Yusoff, M.M. New J. Chem. 2016, 40,497.
|
[20] |
Liu, X.; Lin, B.; Zhang, Z.; Lei, H.; Li, Y. RSC Adv. 2016, 6,94399.
|
[21] |
Jiang, Y.; Guo, N.; Li, X.; Sun, Y.; Zhang, W. Z. Naturforscher 2017, 72,549.
|
[22] |
Martins, G.B. C.; Santos, M.R.; Rodrigues, M.V. R.; Sucupira, R.R.; Meneghetti, L.; Monteirob, A.L.; Suarez, P.A. Z. J. Braz. Chem. Soc. 2017, 28,2064.
|
[23] |
Shojaei, S.; Ghasemi, Z.; Shahrisa, A. Appl. Organomet. Chem. 2017, 31,e3788.
|
[24] |
Shojaei, S.; Ghasemi, Z.; Shahrisa, A. Tetrahedron Lett. 2017, 58,3957.
|
[25] |
Maleki, A.; Eskandarpour, V.; Rahimi, J.; Hamidi, N. Carbohyd. Polym. 2019, 208,251.
|
[26] |
Goswami, M.; Das, A.M. Carbohydr. Polym. 2018, 195,189.
pmid: 29804968 |
[27] |
Jeremic, S.; Djokic, L.; Runic, J.N. Int. J. Biol. Macromol. 2019, 129,351.
pmid: 30710586 |
[28] |
Sharpless, K.B. Angew. Chem. 2001, 113,2056.
|
[29] |
Koga, H.; Azetsu, A.; Tokunaga, E.; Saito, T.; Isogaia, A.; Kitaoka, T. J. Mater. Chem. 2012, 22,5538.
|
[30] |
Chavan, P.V.; Pandit, K.S.; Desai, U.V.; Kulkarnia, M.A.; Wadgaonkar, P.P. RSC Adv. 2014, 4,42137.
|
[31] |
Pourjavadi, A.; Habibi, Z. RSC Adv. 2015, 5,99498.
|
[32] |
Yu, W.; Jiang, L.; Shen, C.; Xu, W.; Zhang, P. Catal. Commun. 2016, 79,11.
|
[33] |
Barrull, J.R.; Halluin, M.; Grognec, E.L.; F., X.; Felpin, E.L. Angew. Chem., Int. Ed. 2016, 55,1.
|
[34] |
(a) Mandal, B.H.; Rahmanc, M.L.; Yusoffa, M.M.; Chonga, K.F.; Sarkar, S.M. Carbohydr. Polym. 2017, 156,175.
pmid: 27842811 |
(b) Mandal, B.H.; Rahman, M.L.; Rahim, M.H. A.; Sarkar, S.M. ChemistrySelect 2016, 1,2750.
pmid: 27842811 |
|
[35] |
(a) Hajar, S.; Islam, M.S.; Sarkar, S.M. BioResources 2017, 12,882.
pmid: 29630141 |
(b) Sarkar, S.M.; Rahman, M.L. J. Cleaner Prod. 2017, 141,683.
pmid: 29630141 |
|
(c) Rahman, M.L.; Sarkar, S.M. J. Nanosci. Nanotechnol. 2017, 17,550.
pmid: 29630141 |
|
[36] |
Benhamou, K.; Kaddami, H.; Julve, M.; Stiriba, S. E. Biomacromolecules 2018, 7,200.
|
[37] |
Sá, D S.; Bustamante, R. A.; Rocha, C. E. R.; Silva, V. D.; Pandoli, O. G. ACS Sustainable Chem. Eng. 2019, 7,3267.
|
[38] |
Hamzavi, S.F.; Gerivani, S.; Saeedi, S.; Naghdipari, K.; Shahverdizadeh, G. Mol. Diversity 2019, 24,201.
|
[39] |
Baruah, D.; Saikia, U.P.; Pahari, P.; Konwar, D. Tetrahedron Lett. 2015, 56,2543.
|
[40] |
Chauha, P.; Yan, N. RSC Adv. 2015, 5,37517.
|
[41] |
Shaabani, A.; Hezarkhani, Z. Cellulose 2015, 22,3027.
|
[42] |
Nekouei, F.; Nekouei, S.; Kargarzadeh, H. Chem. Eng. J. 2018, 335,567.
|
[43] |
Dutta, A.; Chetia, M.; Ali, A.A.; Bordoloi, A.; Gehlot, P.S.; Kumar, A.; Sarma, D. Catal. Lett. 2019, 149,141.
|
[44] |
Shim, S.W.; Noh, W.T.; Kwon, J.; Cho, J.Y.; Kim, K.S.; Kang, D.H. Bull. Korean Chem. Soc. 2002, 23,563.
|
[45] |
Zhou, Z.; Lu, C.; Wu, X.; Zhang, X. RSC Adv. 2013, 3,26066.
|
[46] |
Cheng, X.; Fu, A.; Li, H.; Wang, Y.; Guo, P.; Liu, J.; Zhang, J.; Zhao, X.S. ACS Sustainable Chem. Eng. 2015, 3,2414.
|
[47] |
Khan, F.U.; Asimullah, Khan, S.B.; Kamal, T.; Asiri, A.M.; Khan, I.U.; Akhtar, K. Int. J. Biol. Macromol. 2017, 102,868.
doi: 10.1016/j.ijbiomac.2017.04.062 pmid: 28428128 |
[48] |
Godiya, C.B.; Cheng, X.; Li, D.; Chen, Z.; Lu, X. J. Hazard. Mater. 2019, 364,28.
pmid: 30336333 |
[49] |
Ding, J.; Li, Q.; Xu, X.; Zhang, X.; Su, Y.; Yue, Q.; Gao, B. Carbohydr. Polym. 2018, 190,12.
pmid: 29628228 |
[50] |
Su, R.; Wang, F.; Ding, J.; Li, Q.; Zhou, W.; Liu, Y.; Gao, B.; Yue, Q. Carbohydr. Polym. 2019, 220,202.
pmid: 31196541 |
[51] |
Karami, S.; Zeynizadeh, B.; Shokri, Z. Cellulose 2018, 25,3295.
|
[52] |
Karami, S.; Zeynizadeh, B. Carbohydr. Polym. 2019, 211,298.
pmid: 30824092 |
[53] |
Zhang, J.; Xie, W.; Liang, Q.; Peng, L.; He, L. ChemistrySelect 2019, 4,2846.
|
[54] |
Lu, H.; Zhang, L.; Ma, J.; Alam, N.; Zhou, X.; Ni, Y. Nanomaterials 2019, 9,277.
|
[55] |
Khan, S.A.; Khan, N.; Irum, U.; Farooq, A.; Asiri, A.M.; Bakhsh, E.M.; Khan, S.B. Int. J. Biol. Macromol. 2020, 153,806.
pmid: 32145236 |
[56] |
Hu, Y.; Li, G.; Y, Zhi.; Yao, Y.; Li, Z. China Synth. Fiber Ind. 2017, 40,24. (in Chinese)
|
( 胡英, 李国元, 颜志勇, 姚勇波, 李喆, 合成纤维工业, 2017, 40,24.)
|
|
[57] |
Tavker, N.; Gaur, U.K.; Sharma, M. ACS Omega 2019, 4,11777.
|
[58] |
Khalilzadeh, M.A.; Tajik, S.; Beitollahi, H.; Venditti, R.A. Ind. Eng. Chem. Res. 2020, 59,4219.
|
[59] |
Zhou, Y.; Guo, X.; Li, X.; Fu, J.; Liu, J.; Hong, F.; Qiao, J. J. CO2 Util. 2020, 37,188.
|
[60] |
Baruah, D.; Saikia, U. P.; Pahari, P.; Duttab, D.K.; Konwar, D. RSC Adv. 2014, 4,59338.
|
[61] |
Baruah, D.; Konwar, D. Catal. Commun. 2015, 69,68.
|
[62] |
Baruah, D.; Pahari, P.; Konwar, D. Tetrahedron Lett. 2015, 56,2543.
|
[63] |
Darder, M.; Karan, A.; Real, G.; DeCoster, M.A. Mater. Sci. Eng., C 2020, 108,110369.
|
[64] |
Sadanand, V.; Rajini, N.; Rajulu, A.V.; Satyanarayana, B. Carbohydr. Polym. 2016, 150,32.
pmid: 27312610 |
[65] |
El-Mossalamy, E.H.; Khalil, A.A.; Mohmoud, H.A. J. Basic Environ. Sci. 2018, 5,333.
|
[66] |
Xu, Y.; Shi, Y.; Lei, F.; Dai, L. Carbohydr. Polym. 2020, 230,115671.
pmid: 31887926 |
[67] |
Ma, B.; Sun, B.; Huang, Y.; Chen, C.; Sun, D. Colloids Surf., A 2020, 590,124462.
|
[1] | 廖旭, 王泽宇, 唐武飞, 林金清. 多孔有机聚合物用于化学固定二氧化碳的研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(8): 2699-2710. |
[2] | 莫百川, 陈春霞, 彭进松. 木质素及其衍生物负载金属催化剂在有机合成中的应用研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(4): 1215-1240. |
[3] | 张瑶瑶, 周丽洁, 韩彪, 李维双, 李博解, 朱磊. 壳聚糖负载铜催化剂在有机反应中的应用研究进展[J]. 有机化学, 2022, 42(1): 33-53. |
[4] | 宗玲博, 陈建宾, 任新意, 张国营, 贾肖飞. 有机聚合物负载铑催化剂在氢甲酰化反应中的应用研究进展[J]. 有机化学, 2020, 40(8): 2308-2321. |
[5] | 徐子悦, 罗驿, 王辉, 张丹维, 黎占亭. 有机多孔聚合物非均相催化可见光诱导有机转化[J]. 有机化学, 2020, 40(11): 3777-3793. |
[6] | 郝冰洁, 宋涛, 黄晓宇, 叶茂, 钱文昊. 石墨烯共价修饰中的有机反应[J]. 有机化学, 2020, 40(10): 3279-3288. |
[7] | 吕小妹, 阮建成, 陈新志, 钱超. 交联壳聚糖微球负载铜水相催化Ullmann反应[J]. 有机化学, 2019, 39(6): 1720-1726. |
[8] | 徐鹏, 段新红. 以水为溶剂的铃木-宫浦偶联反应最新研究进展[J]. 有机化学, 2019, 39(12): 3315-3327. |
[9] | 李晓微, 许海芬, 周晋, 闫格, 张雷, 禚淑萍. 氮掺杂碳材料负载Pd纳米催化剂在有机反应中的最新研究进展[J]. 有机化学, 2018, 38(8): 1917-1929. |
[10] | 侯亚东, 庞海霞, 杨超, 惠永海. 介孔分子筛MCM-41固载席夫碱与Cu(ClO4)2·6H2O催化合成螺[吲哚-噻唑啉酮]衍生物[J]. 有机化学, 2018, 38(8): 2036-2044. |
[11] | 侯亚东, 董秀芝, 杨超, 惠永海, 解正峰. MCM-41负载杂多酸水相中催化亚胺和丙二腈的加成-消去反应[J]. 有机化学, 2018, 38(7): 1749-1754. |
[12] | 邢刘桩, 侯亚东, 邢雪建, 惠永海. MCM-41@席夫碱-Mn(OAc)2在水相中催化合成氧杂蒽衍生物[J]. 有机化学, 2018, 38(4): 912-918. |
[13] | 徐缓, 张茂元, 黄香, 史大斌. MIL-101负载Pd纳米颗粒高效非均相催化苯并呋喃选择性C2位芳基化[J]. 有机化学, 2018, 38(4): 832-839. |
[14] | 孔胜男, Abaid Ullah Malik, 钱雪峰, 舒谋海, 肖文德. 多孔有机聚合物负载钌催化的β-酮酸酯的不对称氢化[J]. 有机化学, 2018, 38(3): 656-664. |
[15] | 周曌, 段建凤, 穆小静, 肖尚友. 水相有机反应研究新进展[J]. 有机化学, 2018, 38(3): 585-593. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||