几种氮杂有机多孔材料的合成及应用

发布时间：2017-10-13 10:22

  本文关键词：几种氮杂有机多孔材料的合成及应用

  更多相关文章： 有机多孔材料 氮掺杂 Ullmann反应 Buchwald-Hartwig反应 2-萘酚 烟酸 生姜 吸附

【摘要】：由于较高的比表面积、孔隙率、透过性、吸附性及低密度、质轻等诸多优异的物理化学性能,有机多孔材料的制备引起人们广泛的兴趣。其中,含氮基团的多孔材料由于氮的配位作用,使其对酸性化合物具有很强的吸附能力。本文围绕氮杂有机多孔材料进行研究,在制备氮杂有机多孔材料并表征的同时,也研究其吸附性能。本文首先采用经典的Ullmann交叉偶联反应,以1,3,5-(4-三溴苯基)苯与4,4'-二氨基联苯为反应原料,Cu I为催化剂,高温氮气保护下得到氮杂有机多孔材料COP1a。对反应时间、温度进行考察,结果表明反应的产率随着反应时间的延长而增加,而适宜的反应温度为150℃。经过DSC-TGA、SEM及低温N_2吸附等分析手段对样品进行表征,结果表明COP1a是具有良好热稳定性球形颗粒。随后采用Buchwald-Hartwig交叉偶联反应,分别以1,3,5-(4-三溴苯基)苯,4,4'-二氨基联苯,三(4-溴苯基)胺,1,3,5-三(4-氨苯基)苯为反应原料,在钯催化下,合成四种氮杂有机多孔材料,即COP1b,COP2,COP3及COP4。对该反应条件进行选择,包括反应时间、温度、催化剂当量及溶剂,最终确定其反应适宜的条件为:反应时间13 h,反应温度160℃,催化剂当量为0.6 eq,反应溶剂为DMF。经过低温N_2吸附、SEM、TEM、13C CP-MAS-NMR固体核磁共振等一系列表征,表明四种氮杂有机多孔材料为无定型纳米颗粒的聚集体,且在空气中具有良好的稳定性。13C CP-MAS-NMR固体核磁共振及傅里叶红外变换图谱均表明通过Buchwald-Hartwig交叉偶联反应成功地将N引入到芳香基中。最后考察四种氮杂有机多孔材料对亚甲基蓝,苯酚,2-萘酚,烟酸以及中药材中有效成分的吸附性能。结果表明:四种氮杂有机多孔材料对亚甲基蓝的吸附顺序为:COP2COP3COP4COP1b;当COP1b与大孔树脂,硅胶,Al2O3相比,在吸附亚甲基蓝12 h后,COP1b的吸附量超过其他三种吸附剂。氮杂有机多孔材料对苯酚、2-萘酚及烟酸的吸附能力与大孔树脂,硅胶,Al2O3相比,其吸附能力强弱顺序均为COP1b大孔树脂硅胶Al2O3。因此,合成的氮杂有机多孔材料在吸附具有弱酸性有机化合物时具有明显的吸附优势。考察氮杂有机多孔材料对生姜中有效成分的吸附。对比四种吸附剂吸附生姜溶液后的HPLC图,实验结果表明氮杂有机多孔材料对保留时间为13.9和27.3 min的组分即弱极性或非极性化合物,更具吸附优势。
【关键词】：有机多孔材料 氮掺杂 Ullmann反应 Buchwald-Hartwig反应 2-萘酚 烟酸 生姜 吸附
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.4
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-21
• 1.1 有机多孔材料概述8-10
• 1.1.1 有机多孔材料的定义8
• 1.1.2 有机多孔材料的特点8-9
• 1.1.3 有机多孔材料的合成方法9
• 1.1.4 有机多孔材料的应用9-10
• 1.2 含氮化合物10-11
• 1.2.1 氮杂有机多孔材料的特点10
• 1.2.2 氮杂有机多孔材料的合成方法10-11
• 1.3 Ullmann及Buchwald-Hartwig反应11-18
• 1.3.1 Ullmann反应11-13
• 1.3.2 Buchwald-Hartwig反应13-18
• 1.4 研究选题及主要内容18-21
• 2 Ullmann反应合成氮杂有机多孔材料21-26
• 2.1 引言21
• 2.2 实验部分21-23
• 2.2.1 实验仪器与试剂21
• 2.2.2 实验内容21-23
• 2.3 结果与讨论23-25
• 2.3.1 差热-热重分析（DSC-TGA）表征23-24
• 2.3.2 N_2吸附BET表征24
• 2.3.3 扫描及透射电子显微镜表征24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 3 Buchwald-Hartwig反应合成氮杂有机多孔材料26-44
• 3.1 引言26
• 3.2 实验部分26-31
• 3.2.1 实验仪器与试剂26-27
• 3.2.2 实验内容27-31
• 3.3 结果与讨论31-42
• 3.3.1 时间的选择31-32
• 3.3.2 温度的选择32-33
• 3.3.3 催化剂当量的选择33-34
• 3.3.4 溶剂的选择34-35
• 3.3.5 结构表征35-42
• 3.4 本章小结42-44
• 4 氮杂有机多孔材料的吸附性能研究44-58
• 4.1 引言44
• 4.2 实验部分44-56
• 4.2.1 实验仪器与试剂44
• 4.2.2 实验内容44-56
• 4.3 本章小结56-58
• 5 结论与展望58-60
• 5.1 结论58
• 5.2 展望58-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-68
• 附录68
• 作者硕士研究生期间科研成果68

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本文编号：1024308