甲醇作為甲基化試劑催化體系研究進(jìn)展

楊東元，王 斌，崔新江，常春然

(1.西安交通大學(xué) 化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院 陜西省能源化工過程強(qiáng)化重點實驗室，陜西 西安 710049；2.中國科學(xué)院 蘭州化學(xué)物理研究所，甘肅 蘭州 730000；3.陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司，陜西 西安 710069)

甲醇作為一種基礎(chǔ)化工原料，在醫(yī)藥、農(nóng)藥、能源以及精細(xì)化工等領(lǐng)域有著廣泛的用途。甲醇可以合成甲酸甲酯、二甲醚、N-甲基胺、N，N-二甲基胺等一系列含氮/氧的有機(jī)化學(xué)品[1-6]，還可以作為添加劑加入汽油，甚至作為動力能源代替汽油，以及作為重要的原料合成生物活性分子。要想實現(xiàn)甲醇經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，必須要深入拓展甲醇的應(yīng)用領(lǐng)域，開發(fā)甲醇的下游高附加值產(chǎn)品[7-9]。此外，甲醇作為甲基化試劑在石油化工領(lǐng)域有著非常重要的作用，苯與甲醇烷基化技術(shù)可促成煤化工與石油化工的結(jié)合，實現(xiàn)煤化工產(chǎn)品的高附加值應(yīng)用。由苯轉(zhuǎn)化生產(chǎn)甲苯、二甲苯，是重要的大宗化工產(chǎn)品[10]。

甲醇具有原料易得、低毒和綠色的優(yōu)勢，近年來，作為甲基化試劑與胺、醇/酮以及烴類化合物耦合轉(zhuǎn)化制備高值化甲基化產(chǎn)品的研究受到了廣泛的關(guān)注。甲醇作甲基化試劑的反應(yīng)路徑主要包括3步：甲醇脫氫生成甲醛；甲醛與胺、醇/酮以及烴類化合物脫水獲得不飽和鍵；不飽和鍵原位加氫獲得最終的產(chǎn)物。筆者綜述了近年來利用甲醇作為甲基化試劑通過N-甲基化或者C-甲基化反應(yīng)分別與胺、醇/酮以及烴類有機(jī)分子催化偶聯(lián)制備相應(yīng)甲基化產(chǎn)品的研究進(jìn)展。

1 甲醇作為N-甲基化試劑催化體系研究

N-甲基胺或者N，N-二甲基胺在農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料等精細(xì)化工領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，廣泛存在于生物活性分子以及天然產(chǎn)物中(見圖1)[11-14]。制備N-甲基胺或者N，N-二甲基胺的傳統(tǒng)方法根據(jù)甲基化試劑和還原劑的不同，主要包括：甲醛與胺還原胺化；碳酸二甲酯與胺偶聯(lián)；鹵代烷烴與胺反應(yīng)等[10，15-17]。相比于上述方法中需要還原氣氛、產(chǎn)生大量副產(chǎn)物以及廢物等缺點[18-19]，甲醇作為甲基化試劑，形成新的C—C或C—N單鍵，同時生成的水作為唯一副產(chǎn)物[20-23]，具有反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)過程綠色、無三廢等優(yōu)勢。本節(jié)主要綜述了甲醇作為甲基化試劑在均相和多相體系中制備N-甲基胺或者N，N-二甲基胺的研究進(jìn)展。

1.1 均相催化體系

均相催化體系中配體能促進(jìn)配合物在有機(jī)溶劑中的溶解，使反應(yīng)體系成為均相而提高催化效率。通過活性中心金屬與含N、P以及不飽和有機(jī)配合物的配位作用獲得均相有機(jī)金屬催化劑，能夠催化甲醇與胺的反應(yīng)。

1.1.1 均相貴金屬催化體系

根據(jù)有機(jī)配體對催化體系性能的影響，總結(jié)了含N、P等配體與Ru、Ir、Pd等形成的配合物均相催化體系催化甲醇與胺的N-甲基化反應(yīng)。

利用RuCl3·H2O作為催化劑可以實現(xiàn)甲醇與胺的N-甲基化反應(yīng)；當(dāng)使用藥物相關(guān)的底物時，能夠?qū)崿F(xiàn)克級產(chǎn)品的制備(見圖2)[24]。研究機(jī)理表明，Cp*Ru(dpePhos)H為反應(yīng)中間體，分離獲得該中間體，在無堿條件下催化該反應(yīng)仍然可以獲得較高的收率。當(dāng)以[(p-cymene)Ru(2，2′-bpyO)(H2O)]為催化劑，并用CsCO3作為共催化劑時，可以實現(xiàn)磺酰胺的N-甲基化。即使底物中含有敏感基團(tuán)如硝基、酯基、氰基和烯烴基團(tuán)，也具有非常好的兼容性，配體中的羥基基團(tuán)是催化劑高活性的關(guān)鍵[25]。Piehl等[26]篩選了10種不同的Ru配合物，證明環(huán)金屬化的配合物都具有催化甲醇與胺的N-甲基化反應(yīng)的能力，實現(xiàn)了不同種類胺的N-甲基化，機(jī)理研究表明甲醇的β-氫消除是反應(yīng)的速控步驟。

圖2 RuCl3·H2O催化的甲醇與胺的反應(yīng)[24]

Ir配合物通過有機(jī)配體的選擇也可以實現(xiàn)甲醇與胺的選擇性N-甲基化或N，N-二甲基化反應(yīng)[27]。Deng等[28]制備了Ir與含氮柔性吡啶類配位的配合物，在甲醇回流條件下實現(xiàn)了苯胺的N-甲基化反應(yīng)；該體系可以在空氣氣氛下進(jìn)行，具有較好的耐氧性。Huang等[29]制備了具有剛性結(jié)構(gòu)的Ir/卡賓催化劑，剛性的卡賓配體有利于不飽和反應(yīng)中間體的選擇性加氫，因此獲得了具有選擇性的甲醇與胺的N-甲基化催化體系，實現(xiàn)了包括雜環(huán)胺以及高位阻胺不同取代基的N-甲基化反應(yīng)。此外，不飽和環(huán)戊二烯基配體與Ir配位也可以獲得較好的甲醇與胺的N-甲基化的催化性能，Meng等[30]制備了[(Cp*IrCl)2(thbpym)][Cl]2催化劑，該體系具有水溶性的雙功能性質(zhì)，實現(xiàn)水體系下甲醇與胺的N-甲基化反應(yīng)，在相對溫和的條件下便可以獲得較高的收率。當(dāng)使用[Cp*Ir(2，2′-CH2BiBzImH2)Cl][Cl]作為催化劑時，可以實現(xiàn)亞胺的N-甲基化反應(yīng)[31]。

Marnidala等[32]制備了Pd環(huán)催化劑，篩選了幾類不同的膦配體，發(fā)現(xiàn)P(Cy)3配體能夠催化甲醇與胺的N-甲基化反應(yīng)。除了脂肪族胺和芳香族胺，Pd環(huán)-膦催化體系還實現(xiàn)了磺酰胺的N-甲基化反應(yīng)，該體系中適中的電子性能與活性金屬的咬合角是獲得高催化性能的關(guān)鍵。

1.1.2 均相非貴金屬催化體系

非貴金屬與含N、P、不飽和有機(jī)配體形成的配合物，可以高效地催化甲醇與胺的N-甲基化反應(yīng)。Liu等[33]報道了Co與單膦配體配位絡(luò)合形成催化甲醇與胺的N-甲基化反應(yīng)的催化體系，實現(xiàn)了胺類化合物的N，N-二甲基化以及N-甲基化反應(yīng)。控制實驗證明該反應(yīng)高效實現(xiàn)的關(guān)鍵為強(qiáng)堿誘導(dǎo)的甲醇脫氫與不飽和中間體的加氫。Lator等[34]發(fā)現(xiàn)通過對配合物結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)調(diào)控可以調(diào)節(jié)反應(yīng)的催化性能，制備了一系列環(huán)戊二烯基配體與Fe的配合物(見圖3)，并應(yīng)用在N-甲基化和N，N-二甲基化反應(yīng)中，展示了很好的催化活性，并選擇性地獲得N-取代的苯胺類化合物。

圖3 應(yīng)用到N-甲基化反應(yīng)的不同F(xiàn)e配合物[34]

Bruneau-Voisine等[35]和Neumann等[36]報道了通過Mn與含N、P配體的配位實現(xiàn)甲醇與苯胺的選擇性N-甲基化反應(yīng)，且具有較好的底物普適性。機(jī)理研究表明，Mn與含N、P配位點的組合配位，是該體系展現(xiàn)高活性的關(guān)鍵。進(jìn)一步通過含N、P配體與Re配位，利用配位點與脂肪族基團(tuán)的配位調(diào)控催化劑的電子效應(yīng)和立體效應(yīng)，獲得了較高的催化活性(見圖4)[37]。

1—6 represent the structure of Re complexes and the data in the parentheses were the yields of the N-methylation of aniline with methanol catalyzed by these Re complexes.

1.2 多相催化體系

多相催化劑可回收、易重復(fù)使用的優(yōu)點，使其成為眾多化工反應(yīng)的首選。以Pd、Pt、Ir等金屬為活性中心的多相催化體系展示了較好的催化甲醇與胺/硝基化合物的N-甲基化反應(yīng)性能。Goyal等[38]利用多相Pd/C催化體系，以甲醇作為甲基化試劑通過轉(zhuǎn)氫機(jī)理原位還原硝基苯得到苯胺，并高效合成了超過30種不同結(jié)構(gòu)的N-甲基胺，其中包括有生物活性的產(chǎn)物，通過后期功能化實現(xiàn)了非甾體抗炎藥尼美舒利的選擇性N-甲基化。Jiang等[39]研究了以Pd/C為催化劑和甲醇為甲基化試劑的苯胺衍生物的N-單甲基化反應(yīng)，在相對溫和的條件下，實現(xiàn)了不同種類苯胺的N-甲基化反應(yīng)，相應(yīng)的產(chǎn)物收率達(dá)到90%以上，同時也可以實現(xiàn)克級產(chǎn)品的制備。Pt/C催化劑也展示了非常好的催化甲醇與胺的N-甲基化反應(yīng)性能，無論是脂肪族胺還是芳香族胺都獲得了較高的N-甲基化收率。研究發(fā)現(xiàn)適量Pt-H的生成是催化劑高活性的關(guān)鍵，該體系具有高活性、高選擇性和優(yōu)良的重復(fù)使用性能(見圖5)[40]。

圖5 Pt/C催化劑的重復(fù)使用性[40]

通過均相體系多相化的方法可以獲得結(jié)合均相、多相雙重優(yōu)勢的催化體系。Liu等[41]利用功能化的共價鍵有機(jī)化合物與活性金屬化合物[Cp*IrCl2]2配位，實現(xiàn)了均相催化體系的多相化。實現(xiàn)了甲醇與胺的N-甲基化反應(yīng)，得到較高的產(chǎn)品收率，而且具有良好的底物普適性。催化劑通過簡單的過濾就可以重復(fù)使用，多次重復(fù)使用之后仍然保持著較高的活性和選擇性。

2 甲醇作為C-甲基化試劑催化體系研究

C—C鍵偶聯(lián)獲得高碳化學(xué)品往往可以大幅提高基礎(chǔ)化學(xué)品的價值，因此通過C—C鍵偶聯(lián)的方式獲得基礎(chǔ)和精細(xì)化學(xué)品是催化研究領(lǐng)域的一個重要課題[42-45]。醇/酮的C-甲基化反應(yīng)是非常重要的C—C鍵偶聯(lián)手段，可以獲得各種高附加值的C-甲基化的產(chǎn)品[32，46-56]。用甲醇作為原料的C-甲基化過程，水是唯一的副產(chǎn)物，符合綠色化學(xué)的要求，成為該領(lǐng)域的研究熱點[57]；由于甲醇的脫氫能壘較高[12，58-59]，作為C-甲基化試劑往往面臨產(chǎn)物選擇性差的難題，因此發(fā)展催化甲醇脫氫并實現(xiàn)C-甲基化反應(yīng)的高效催化體系是該領(lǐng)域的研究難題。本節(jié)從均相和多相催化體系出發(fā)，匯總了近年來以甲醇作為甲基化試劑的C-甲基化反應(yīng)。

2.1 均相催化體系

對于均相貴金屬催化體系主要綜述了Ru與N、P、環(huán)戊二烯基以及Ir與環(huán)戊二烯基等配合物催化甲醇作為甲基化試劑的C-甲基化反應(yīng)。在均相非貴金屬催化體系部分主要總結(jié)了Co-PPh3體系、Mn-PNP體系催化的C-甲基化反應(yīng)。

2.1.1 均相貴金屬催化體系

含N配體與金屬配位可以獲得較好的催化醇C-甲基化的反應(yīng)性能。Ganguli等[60]利用吲哚類基團(tuán)對鄰菲羅啉進(jìn)行改性，進(jìn)而與Ru配位獲得的催化劑展示了高效催化醇β-甲基化的反應(yīng)活性。不同種類的醇都可以成功轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的β-甲基化產(chǎn)品。Biswas等[61]開發(fā)了一系列吖啶衍生釕螯合物，通過借氫反應(yīng)催化二芳基乙醇的β-甲基化和胺的N-甲基化，Ru1催化劑展示了較高的催化活性，相應(yīng)產(chǎn)物的收率高達(dá)99%(見圖6)。

圖6 3種不同的釕螯合物[61]

Kaithal等[62]使用RuH(CO)(BH4)(HN(C2H4PPh2)2催化劑，在較低擔(dān)載量的條件下實現(xiàn)了甲醇與醇的β-甲基化反應(yīng)，獲得較高的選擇性和收率。機(jī)理研究表明，釕螯合物為底物和中間體的脫氫/再氫化的活性物質(zhì)，通過氫鍵作用可以獲得能壘最低的中間體結(jié)構(gòu)[63]。Kim等[64]篩選了不同結(jié)構(gòu)的Ru催化體系，應(yīng)用于甲醇與苯酚、二甲胺的鄰位-氨甲基化反應(yīng)，該體系具有較好的底物兼容性，研究表明，甲醇與二甲胺通過轉(zhuǎn)氫機(jī)理生成的酰胺產(chǎn)物為反應(yīng)的中間體。

環(huán)戊二烯基與Ir配位獲得的均相催化劑也展示了較好的催化C-甲基化反應(yīng)的能力。Oikawa等[65]利用[Cp*IrCl2]2催化劑實現(xiàn)了甲醇與酮的C-甲基化反應(yīng)，脂肪族和芳香族的酮都可以高效地轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的目標(biāo)產(chǎn)物，對含有呋喃基團(tuán)的酮也具有較高的兼容性。Lu等[66]制備了N-雜環(huán)卡賓為配體(NHC)的Ir催化體系，高效實現(xiàn)一級醇和二級醇的β-甲基化反應(yīng)，研究表明配體效應(yīng)是影響催化劑活性的關(guān)鍵因素，且在C—C鍵的生成過程中起到了決定性的作用。

2.1.2 均相非貴金屬催化體系

均相非貴金屬催化體系也展示了優(yōu)異的催化C-甲基化的性能。Liu等[67]通過篩選不同的鈷絡(luò)合物、配體和添加劑，得到了較高的催化甲醇與酮的甲基化反應(yīng)性能，且具有較好的底物普適性。實驗研究證明，Co/PP3/K2CO3更有利于反應(yīng)中間體的生成與轉(zhuǎn)化，可以更高效地催化甲醇的脫氫以及中間產(chǎn)物的加氫，進(jìn)而獲得較高的活性和選擇性。

Tsukamoto等[68]研究了IrCl(cod)2]/dppe催化芳酯的α-甲基化反應(yīng)，苯乙酸甲酯與甲醇的反應(yīng)，得到較高的氣相收率和分離收率；膦配體對提高催化活性起著重要作用，該反應(yīng)具有較高的原子經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境友好性。Song等[69]報道了一種釕基催化劑高效催化砜甲基化反應(yīng)(見圖7)，以甲醇作為可持續(xù)的C-1源，以(芐基磺酰)苯與甲醇的甲基化反應(yīng)作為模型反應(yīng)，目標(biāo)產(chǎn)物的收率達(dá)到91%；還制備了一系列具有不同官能團(tuán)的增值甲基化砜。

Me—Methyl

Kaithal等[70]開發(fā)了非貴金屬M(fèi)n基的催化體系[Mn(CO)2[HN(C2H4PiBrPr2)2]](見圖8(a))，該體系實現(xiàn)了高效的醇β-甲基化反應(yīng)性能。在甲醇作為甲基化試劑和溶劑的條件下，可以獲得較高的收率(94%)和選擇性(>99%)，且不同的底物醇都可以較好轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的產(chǎn)物。當(dāng)使用生物質(zhì)脂肪醇和二醇作為反應(yīng)底物時，也可以獲得高選擇性的β-甲基化產(chǎn)物。反應(yīng)機(jī)理研究表明，該過程為金屬-配體協(xié)同下的氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)。Schlagbauer等[71]通過對配體調(diào)控開發(fā)了另一類Mn基的催化體系(見圖8(b))，可以在更低的催化劑擔(dān)載量下和更短的反應(yīng)時間內(nèi)實現(xiàn)醇的甲基化反應(yīng)，該催化體系對很多不同官能團(tuán)甚至是一些還原性的官能團(tuán)結(jié)構(gòu)的底物都有非常好的包容性。

圖8 Kaithal等[70]和Schlagbauer等[71]開發(fā)的Mn催化劑

2.2 多相催化體系

2.2.1 多相貴金屬催化體系

Oikawa等[65]成功制備了N，N-二甲基甲酰胺(DMF)穩(wěn)定的納米Ir催化體系，該體系對醇的β位甲基化反應(yīng)有很好的催化效果，在催化劑使用量降低到摩爾分?jǐn)?shù)10-6時仍可以獲得較高的活性。1H-NMR、TG-DTA和FT-IR表征證明了DMF對納米Ir的保護(hù)作用。對于不同的一級醇和二級醇都有優(yōu)異的催化性能。將納米Pd負(fù)載在聚苯乙烯上(sPS-N)獲得的Pd@sPS-N催化劑具有較高的催化甲醇與酮C-甲基化的活性，而且催化劑重復(fù)使用多次后催化劑的活性并沒有明顯降低，還可以實現(xiàn)不同取代基的酮高效轉(zhuǎn)化為目標(biāo)甲基化產(chǎn)物[49]。Siddiki等[52]使用活性炭擔(dān)載的Pt/C催化劑，在無氧化劑條件下分別實現(xiàn)了醇的β-甲基化反應(yīng)、酮的α-甲基化反應(yīng)、一級吲哚的C-甲基化反應(yīng)。該反應(yīng)經(jīng)歷的是氫轉(zhuǎn)移的機(jī)理，首先Pt納米顆粒催化甲醇脫氫得到甲醛，然后是醛與親核試劑縮合生成不飽和的中間體，最后不飽和中間體加氫生成目標(biāo)產(chǎn)物。該催化體系的活性比已有報道的其他體系高出2個數(shù)量級，計算表明，活性氫與金屬的吸附能壘與催化活性成正相關(guān)。

2.2.2 多相非貴金屬催化體系

Cammarano等[72]證明了H-ZSM-5沸石催化甲醇與甲苯反應(yīng)中C—C鍵的形成。以H-ZSM-5沸石為催化劑，甲醇與甲苯在固定床流動微反應(yīng)器中分別在不同溫度下進(jìn)行反應(yīng)。在250～550 ℃溫度范圍內(nèi)，甲醇基本上完全轉(zhuǎn)化，相應(yīng)的烷基化產(chǎn)物主要為二甲苯，但也生成了一定量的三甲苯。烷烴上C—H鍵鍵能高且不易活化，因此通過C—H鍵活化進(jìn)行C-甲基化是很困難的[73-74]。Lee等[75]研究了納米海綿沸石在甲醇催化甲苯甲基化反應(yīng)中的催化作用，采用中、微孔雙結(jié)構(gòu)導(dǎo)向表面活性劑合成了沸石骨架無序組裝而成的高介孔MFI沸石納米海綿，抑制了甲醇轉(zhuǎn)化為直鏈烴類的副反應(yīng)。結(jié)果表明，與塊狀MFI沸石相比，骨架厚度為2.5 nm的MFI沸石納米海綿獲得了較高的甲苯轉(zhuǎn)化率(46.2%)和二甲苯收率；其中，二甲苯的選擇性為73.0%。通過甲苯轉(zhuǎn)化率和二甲苯選擇性計算得到的二甲苯收率(33.7%)遠(yuǎn)高于其他催化劑。MFI沸石納米海綿在活性測試過程中(125 h)，盡管甲苯的轉(zhuǎn)化率有所降低，但二甲苯的選擇性在整個活性測試過程中幾乎保持不變，其催化劑的催化壽命也優(yōu)于其他催化劑。

3 甲醇作為甲基化試劑的多能耦合催化體系研究

近年來，在綠色化學(xué)發(fā)展的背景下，光、電催化甲基化催化體系也展現(xiàn)出高效的催化活性，實現(xiàn)了甲醇與胺和烷烴的甲基化反應(yīng)。Wang等[76]開發(fā)了一種高效的光催化方法，在溫和的反應(yīng)條件下使用甲醇與Pd/TiO2進(jìn)行雜環(huán)胺和藥物中間體的N-甲基化，相應(yīng)的產(chǎn)物收率達(dá)到90%以上且具有良好的底物普適性，并且催化劑重復(fù)使用多次依然保持高效的催化活性。該方法為后期N-甲基化合成復(fù)雜的N-甲基雜環(huán)胺和多種藥物提供了一種經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的方法。Liu等[77]報道了一種氮化鎵納米線(GaN NW)光催化劑，使用甲醇作為甲基化試劑，可以實現(xiàn)未激活的sp3和sp2碳?xì)滏I直接甲基化，機(jī)理研究表明，甲醇通過雙分子機(jī)理脫水生成了甲基卡賓中間體。通過使用P摻雜GaN NW，檢測到0.038 mmol的甲苯，相當(dāng)于產(chǎn)率為34%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于文獻(xiàn)中報道的在類似反應(yīng)條件下的收率。該催化體系也展現(xiàn)出良好的底物普適性(見圖9)。

圖9 不同的底物收率以及選擇性比[77]

電化學(xué)合成通常被認(rèn)為是一種功能強(qiáng)大、環(huán)境友好和綠色的過程。Meng等[78]以甲醇為溶劑和反應(yīng)物，通過電化學(xué)方法實現(xiàn)了苯丙酮的α-甲氧基甲基化和氨基甲基化反應(yīng)。甲醇可以作為溶劑在電化學(xué)條件下氧化生成甲醛(HCHO)，該產(chǎn)物可能與苯丙酮發(fā)生醛醇縮合反應(yīng)生成烯酮中間體。中間體可與另一親核物質(zhì)進(jìn)一步反應(yīng)，通過加成反應(yīng)產(chǎn)生甲氧基甲基化或氨基甲基化產(chǎn)物。可以得到更多的氨甲基化產(chǎn)物和更好的產(chǎn)物選擇性。

4 結(jié)語與展望

以甲醇為C-1源的甲基化反應(yīng)是一種廣泛適用的合成高附加值化學(xué)品的研究策略，近年來取得了很大的研究進(jìn)展。綜述了甲醇作為甲基化試劑，以胺、醇/酮以及烷烴有機(jī)分子分別通過N-甲基化反應(yīng)或者C-甲基化反應(yīng)催化偶聯(lián)制備相應(yīng)的甲基化產(chǎn)品。雖然甲醇作為“理想的”甲基化試劑受到了廣泛的關(guān)注，并取得了較好的研究成果。但實現(xiàn)更溫和條件下甲醇的高效N-甲基化或者C-甲基化，仍然面臨很大困難。因此，筆者認(rèn)為關(guān)鍵還是在于設(shè)計、制備高活性的均相/多相催化體系。

(1)在均相催化體系方面：均相催化體系具有高活性、高選擇性、反應(yīng)機(jī)理明確的特性。雖然在甲醇作為甲基化試劑的研究中廣泛使用，但是上述性能與均相催化劑結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系研究不明確。具體為配體中的電子性能的變化、配體與活性中心金屬之間配位后咬合角的變化對催化劑性能的影響少有研究。明確上述電子結(jié)構(gòu)和立體結(jié)構(gòu)的變化對設(shè)計、制備高活性均相催化體系具有重要的指導(dǎo)意義。

(2)在多相催化體系方面：現(xiàn)有的研究只是通過催化劑載體的選擇、活性中心金屬的變化以及制備過程中條件的變化來制備多相催化劑，制備的催化劑在一定程度上可以克服均相催化體系不能回收使用的難題，但是催化劑結(jié)構(gòu)、性能與機(jī)理的關(guān)系仍然不明確。因此，筆者認(rèn)為通過表面工程例如缺陷位、陽離子構(gòu)建等手段制備具有特定種類和濃度的酸堿中心的催化劑，有可能成為研究催化劑結(jié)構(gòu)、性能與機(jī)理關(guān)系的理想載體。開發(fā)高效的多相催化體系在甲醇作為甲基化試劑領(lǐng)域具有較好的工業(yè)應(yīng)用前景。

(3)均相/多相融合催化體系的設(shè)計：結(jié)合均相催化體系具有高活性、高選擇性、反應(yīng)機(jī)理明確以及多相體系可回收利用、易放大和接近與產(chǎn)業(yè)化的優(yōu)勢，設(shè)計、制備均相/多相融合的催化體系可能實現(xiàn)溫和條件下甲醇的高效N-甲基化或者C-甲基化。雖然均相/多相融合的理念在例如氫甲?；?、氫轉(zhuǎn)移等諸多反應(yīng)領(lǐng)域已經(jīng)有所報道，但是在甲醇作為甲基化試劑的研究中尚未涉及，因此可以作為有潛力的發(fā)展路徑進(jìn)行探索。