温控自组装纳米反应器加速水相催化反应

发布时间：2017-06-09 10:04

  本文关键词：温控自组装纳米反应器加速水相催化反应，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：如何高效实现水相中的有机催化反应是一个具有挑战性的任务。本文针对传统水相有机反应体系受底物/催化剂的水溶性限制导致催化效率低的问题以及催化剂难回收的问题,设计和制备了一系列在水中具有温控自组装功能的表面活性剂型催化剂。该类催化剂在水中通过疏水作用和溶剂化作用有序自组装,形成具有亲水性外壳和亲脂性内核的胶束。亲脂性内核在水相中构筑疏水性空腔,为水相有机反应提供了受限的纳米反应微环境,使难以在水中实现的传统有机反应可在“纳米反应器”内高效完成,解决了传统水相催化体系中的传质问题。此外,催化剂具有温控水溶性特点,反应完成后,通过升高温度,催化剂可以沉淀形式从反应体系中分离并有效重复使用,解决了表面活性剂型催化剂在传统水相催化体系中的分离问题。采用共价键联法,将Salen CoIII配合物嫁接到PNIPAAm上,制备了“温控自组装”Salen CoIII配合物。在室温水相条件下,该催化剂通过分子间的疏水作用自组装,形成纳米反应器,高效地催化环丁酮的不对称Baeyer-Villiger氧化反应,其转化率达到90%以上。反应完成后,通过升高反应体系温度,催化剂可以从反应体系中简单分离并有效重复使用6次以上,催化剂活性和产物选择性没有明显下降。通过酰胺化反应,将L-脯氨酸嫁接到PNIPAAm上的疏水端,制备了“温控自组装”L-proline催化剂。在室温水相条件下,该催化剂可通过分子间的疏水作用自组装,形成纳米反应器,高效地催化环己酮和4-硝基苯甲醛的水相直接不对称aldol反应,转化率可达到99%。反应完成后,通过升高反应体系温度,催化剂可以从反应体系中简单分离并有效重复使用5次以上,催化剂活性和产物选择性没有明显下降。
【关键词】：温敏纳米反应器 水相反应 PNIPAAm Salen CoIII配合物 L-脯氨酸
【学位授予单位】：湖南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ052;TB383.1
【目录】：

• 中文摘要4-6
• 英文摘要6-11
• 第一章 文献综述11-18
• 1.1 绿色化学与催化11-12
• 1.2 纳米反应器12-15
• 1.2.1 有机硅材料在纳米反应器中的应用12-13
• 1.2.2 环糊精在纳米反应器中的应用13-14
• 1.2.3 碳纳米管在纳米反应器中的应用14-15
• 1.3 催化氧化Baeyer-Villiger反应的研究进展15-16
• 1.4 L-脯氨酸在不对称aldol反应中的催化应用16
• 1.5 研究思路16-18
• 第二章 实验部分18-23
• 2.1 主要实验试剂18-19
• 2.2 主要实验仪器19-20
• 2.3 样品的结构表征、组成以及性能分析方法20-23
• 2.3.1 红外光谱（FT-IR）分析20
• 2.3.2 NMR表征20
• 2.3.3 紫外可见光光谱表征20
• 2.3.4 透射电镜显微镜（TEM）分析20
• 2.3.5 表面张力仪测定催化剂的临界胶束溶度20
• 2.3.6 LCST的测定20-21
• 2.3.7 负载Co含量的测定21
• 2.3.8 气相色谱仪（GC）分析21
• 2.3.9 标准aldol产物的制备21
• 2.3.10 手性产物的高效液相色谱分析21-23
• 第三章 温敏聚合物负载Salen Co~Ⅲ水相催化环丁酮的Baeyer-villeger氧化反应23-40
• 3.1 前言23
• 3.2 实验部分23-30
• 3.2.1 传统Salen Co~Ⅲ的合成23-24
• 3.2.2 聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAAm）的合成24
• 3.2.3 催化剂Complex 1 的设计与合成24-27
• 3.2.4 催化剂Complex 2 的设计与合成27-28
• 3.2.5 催化剂Complex 3 的设计与合成28-29
• 3.2.6 催化剂的催化性能考查29-30
• 3.3 结果与讨论30-38
• 3.3.1 Complex 1、Complex 2、Complex 3 的设计与制备30-31
• 3.3.2 催化剂的结构与特性的表征31-36
• 3.3.3 催化剂性能的考察36-38
• 3.4 本章小结38-40
• 第四章 温敏聚合物负载L-脯氨酸加速水相直接不对称aldol反应40-49
• 4.1 前言40
• 4.2 实验部分40-41
• 4.2.1 催化剂(NIPAAM-co-DMAAM-L-proline)的制备40-41
• 4.3 结果与讨论41-48
• 4.3.1 催化剂(NIPAAM-co-DMAAM-L-proline)的设计41-44
• 4.3.2 催化剂性能的考察44-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第五章 论文总结与展望49-50
• 5.1 总结49
• 5.2 展望49-50
• 参考文献50-55
• 附录55-59
• 攻读硕士期间发表学术论文情况59-60
• 致谢60

  本文关键词：温控自组装纳米反应器加速水相催化反应，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：435072