钌催化剂

贵金属在催化领域占有极其重要的地位，许多钯、铑催化剂已经得到工业化应用。钌催化剂由于与底物匹配的困难，其发展滞后于钯和铑催化剂。直到20世纪80年代，已报道使用钌催化剂的合成方法仅限于少数几种，如氧化反应、加氢反应、氢转移反应。由于钌的4d⁷5s¹电子结构，在周期表中的所有元素中具有最多的氧化状态，每一种电子结构又具有多种几何结构，这就为合成多样的钌配合物提供良好的基础。

钌催化剂的特点在于催化性能优异，相对于其他贵金属价格便宜。近些年来发展很快，这个领域的研究也逐渐成为一个热点。2001年，诺贝尔化学奖授予了日本的R.Noyori，表彰他在在钌不对称催化方面做出的杰出工作。2005年，美国的Robert H.Grubbs则由于成功开发了一系列钌卡宾络合催化剂，应用在烯烃复分解反应中而获此殊荣。

钌催化剂已经广泛应用在有机合成的各种反应当中，不仅限于一般的加氢、氧化反应，在特定的不对称加氢、选择加氢、环氧化、异构化、烯烃复分解反应中都发挥着重要的作用。在合成反应当中，体现了其化学选择性、对映体选择性、高活性、高转化率、反应条件温和的特点。实验室的成果也逐渐转移到工业当中，在精细化工，医药产业已经有了许多成功的范例。钌催化剂在一些药物中间体、天然产物、旋光性物质的合成中起着不可替代的作用。

由于钌属于贵金属，在制备催化剂时所采用的钌含量通常较低，因此催化剂的载体、促进剂的性能和制备方法在很大程度上代表了催化剂除活性外的性能如热稳定性、强度、机械性能等。有关钌催化剂的制备方法有很多，较常使用的主要有：浸渍法、离子交换法、共沉淀法、升华法、熔融法等。

钌催化剂的载体主要有炭材料、氧化物、分子筛、足球烯、碳酸盐、硫酸盐等。对于不同的催化反应，各种载体负载的钌催化剂的催化效果会明显不同。如在氨合成反应中，以Ru(CO)12为母体，用相同的方法制备的一系列含钌2wt%的催化剂，在相同的反应条件下比较它们的活性，结果表明催化剂活性取决于载体的电负性，载体的电负性越小，催化剂活性越高，顺序如下：Ru/CaO>Ru/MgO>Ru/BeO>RaneyRu>Ru/Al2O3>Ru粉末>Ru/AC。

在负载型钌催化剂中，加入一种或几种金属单质或化合物作为助催化剂，可以显著提高催化剂的活性和选择性。在氨合成反应中，没有助剂的钌催化剂活性非常低，而加入助剂后，活性可以提高1~2个数量级。有关研究表明对于氨合成Ru/AC催化体系，助剂的促进作用次序为Rb>Ba>Cs>K>Sr>Ca>Mg>None。