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微胶囊膜内负载钯催化剂催化的Suzuki偶联反应的研究

作　者: 李开笑
导　师: 包明
学　校: 大连理工大学
专　业: 精细化工
关键词: 微胶囊 钯催化 Suzuki反应
分类号: O643.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


钯催化的Suzuki交叉偶联反应是合成芳—芳键的最有效的手段之一。其中,为了解决均相催化体系中催化剂难以分离、回收而造成巨大损失的问题,人们开始研究负载型催化剂。经过十几年的研究,负载型催化剂有了很大发展,目前,人们的研究趋势仍然集中于合成高活性、高选择性、使用寿命长且易分离回收的负载催化剂,使其既保留均相催化的特点又具有多相催化优点。本文设计和合成了一种新颖的功能高分子材料——微胶囊材料,并以此为载体,制备了微胶囊膜内负载钯催化剂,将其应用于Suzuki偶联反应中,能得到较好的收率,并实现了催化剂的回收利用。1、以对乙烯基苯二苯基膦为单体,以二乙烯基苯为交联剂,以聚乙烯醇为分散剂,以偶氮二异丁腈为引发剂,通过悬浮聚合法合成了膦配体分散于膜内的微胶囊。通过调控交联剂、引发剂的用量以及聚合时间等条件来调控微胶囊的外观形态和粒径大小。最佳物料配方及反应条件为:在1%的PVA水溶液中,0.02 g/mL单体（以水相为基准）20 wt%DVB（以单体为基准）、3 wt%AIBN（以单体为基准）,在70℃下聚合24 h,合成了粒径均一、表面光滑、球形度良好、膜内负载有机膦配体的单分散微胶囊。2、选择了均相钯催化剂Pd2（dba）3与微胶囊材料进行配体交换而得到负载钯催化剂,对其进行了钯、磷含量分析,并对材料负载钯前后做了SEM、TEM、IR等表征。3、将合成的微胶囊膜内负载钯催化剂应用于Suzuki偶联反应中,该催化剂对大多数溴代芳烃表现出较好的催化效果,产率在72～96%;催化剂回收使用四次仍可得到较好的产率。该负载催化剂的优势在于:①微胶囊材料粒径均一,在反应介质中能高度分散而达到均相催化剂的效果;②膦配体负载于微胶囊内,反应时由于膦配体的多点可配位作用,可更有效地阻止活性钯物种的流失;③反应物可以进入微胶囊膜内,在催化剂的作用下,转化为生成物后被排出膜外,催化剂可重复使用。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
引言  9-10
1 文献综述  10-32
  1.1 概述  10-11
  1.2 Suzuki反应机理的研究  11-12
  1.3 负载钯催化剂在Suzuki偶联反应中的发展  12-27
    1.3.1 负载型金属催化剂概述  13-14
    1.3.2 Pd/C催化剂  14-17
    1.3.3 金属氧化物负载钯催化剂  17-18
    1.3.4 沸石及硅材料负载催化剂  18-22
    1.3.5 活性粘土负载钯催化剂  22-23
    1.3.6 高分子聚合物负载钯催化剂  23-27
      1.3.6.1 概述  23
      1.3.6.2 聚合物负载钯催化剂在Suzuki反应中的最新进展  23-27
  1.4 微胶囊技术及其在催化反应中的应用  27-30
    1.4.1 微胶囊材料的概述  27-28
    1.4.2 微胶囊负载催化剂在偶联反应中的进展  28-30
  1.5 总结与展望  30-31
  1.6 本论文的研究背景及研究思路  31-32
2 微胶囊材料及其负载钯催化剂的合成及表征  32-41
  2.1 引言  32-33
  2.2 实验仪器与试剂  33-34
    2.2.1 实验仪器  33
    2.2.2 实验试剂及精制  33-34
  2.3 实验过程及表征  34-36
    2.3.1 聚合物单体的合成  34-35
    2.3.2 含膦配体的微胶囊的聚合反应  35-36
    2.3.3 微胶囊膜内负载钯催化剂的制备  36
    2.3.4 钯、磷含量的测定  36
  2.4 结果与讨论  36-40
    2.4.1 微胶囊聚合体系的选择  36-38
    2.4.2 分析与表征  38-40
      2.4.2.1 微胶囊及其负载催化剂外观形态及内部结构分析  38-39
      2.4.2.2 单体、微胶囊载体及负载催化剂的红外光谱分析  39-40
  2.5 结论  40-41
3 微胶囊钯催化剂催化Suzuki偶联反应  41-51
  3.1 实验仪器及试剂  41-42
    3.1.1 实验仪器  41
    3.1.2 实验试剂  41-42
  3.2 Suzuki反应实验  42-44
    3.2.1 苯硼酸的合成  42-43
    3.2.2 Suzuki偶联反应  43-44
  3.3 结果与讨论  44-48
    3.3.1 条件优化结果  44-46
    3.3.2 底物扩展实验结果  46-48
    3.3.3 催化剂回收利用情况  48
  3.4 部分化合物谱图解析  48-50
  3.5 结论  50-51
结论  51-52
参考文献  52-59
附录:部分化合物谱图  59-67
论文情况  67-68
致谢  68-69

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 化学动力学、催化作用 > 催化 > 催化剂
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