羧基化杯[4]芳烃衍生物的合成及其对U（Ⅵ）的吸附性能研究
发布时间：2021-08-02 11:14
核能作为一种安全、环保的新能源已愈来愈被重视。但作为核能主要燃料的铀既具有重金属化学毒性又兼具有放射性,因此为减少含铀废水对人类健康和生态环境的危害,研究新型功能材料对放射性废水中的铀进行去除处理是一项非常迫切而又艰巨的任务。杯芳烃是苯酚单元通过亚甲基桥连所构成的大环化合物,具有分子（离子）识别能力,通过对杯芳烃的上沿、下沿等位置进行功能化修饰,从而导入具有特殊功能的官能团,能够实现对目标金属离子的选择性识别功能。这对重金属离子的去除、回收等方面有着非常重要的意义,因此杯芳烃衍生物的合成与应用已经成为该领域的研究热点。基于对叔丁基杯[4]芳烃与UO22+空间配位构型高度匹配的特点,本论文以对叔丁基杯[4]芳烃、间氨基苯甲酸、1,3-二溴丙烷、对氨基苯甲酸、盐酸羟胺、3,3’-亚胺二丙腈、等为原料,得到了两种新型功能化材料羧基化杯[4]芳烃衍生物,运用红外光谱（FTIR）、核磁共振（NMR）、扫描电镜（SEM）等表征手段对其结构进行分析,主要研究内容及结论如下:（1）以甲醛、对叔丁基苯酚为反应原材料合成对叔丁基杯[4]芳烃,再以对叔丁基杯[4]...
【文章来源】：南华大学湖南省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
对叔丁基杯[4]芳烃
6芳烃有着四种主要的构象，Gutsche分别把它们定义为锥式(cone)、半锥式(partialcone)、1,2-交替式(1,2-alternate)和1,3-交替式(1,3-alternate)[48]，如图1.2（A、B、C、D）所示。杯芳烃作为第一代超分子化合物冠醚和第二代超分子化合物环糊精之后出现的第三代超分子化合物，根据不少的文献报道，杯芳烃主要有以下几个特点[38-40,43-47]：(1)杯芳烃很容易通过化学反应得到且原材料的价格比较低廉，合成手段比较简单，目前已被广泛应用于很多领域的研究；(2)杯芳烃是一种有独特空穴结构的低聚物，且其空穴结构大小的调节也有较大的自由度；(3)易于化学改性和修饰，不但可以在杯芳烃下沿的酚羟基和上沿苯环对位进行化学修饰，而且连接苯环的亚甲基也可以进行功能化改性；(4)杯芳烃的热稳定性和化学稳定性都比较好，其较差的水溶性可以通过生物化反应得到水溶性很好的杯芳烃衍生物来得以改善；(5)它可以根据需要通过不同的反应条件引入不同的取代基，来达到固定所需要构象的目的；(6)作为第三代超分子化合物的杯芳烃结合了前两代超分子化合物的长处，不仅能与离子还可以和中性分子形成主客体包合物[38-40]。图1.2四种不同构象分子Fig.1.2Fourdifferentconformationmolecules
71.3.3杯芳烃的合成对叔丁基杯[n]芳烃（如图1.3所示）的合成方法根据其化学反应步骤的复杂程度一般可以分为以下三类：一步合成法[51]、逐步合成法[52]和片断缩合法[53]。图1.3对叔丁基杯[n]芳烃Fig.1.3P-tertbutylcalix[n]arene1.3.3.1一步合成法一步合成法是通过酚类化合物和甲醛在酸或者碱的催化条件下合成杯芳烃。当今来讲它是应用最为广泛的一种方法，Zinke[53]等开创一步合成法，他率先采用对叔丁基苯酚和甲醛在碱的催化下直接缩合并成功合成了对叔丁基杯[4]芳烃。后来Gutsche[54]等通过Zinke的合成方法进行总计并做出了一些改进，他采用对叔丁基苯酚和甲醛在碱性和加热的条件下反应了几个小时，选择性合成了对叔丁基杯[n]芳烃。如图1.4所示。一步合成法的突出优点就是操作和方法都比较简单，因此这种方法也比较常用。但不能直接合成带有不同取代基的杯芳烃是一步合成法存在的一个最大缺陷。
【参考文献】：
期刊论文
[1]蓬勃发展的柱芳烃化学[J]. 董帆,张丹,张来新. 化工科技. 2019(05)
[2]用于放射性核素吸附分离的有机多孔材料研究进展[J]. 徐杨,王鹏,赵敏,牛智伟,潘多强,吴王锁. 原子能科学技术. 2019(10)
[3]功能纳米材料用于含铀废水的净化处理[J]. 赵敏,范富有,孙亚楼,唐俊豪,胡亚蒙,潘多强,吴王锁. 核化学与放射化学. 2019(04)
[4]推动清洁能源时代的核能可持续发展[J]. 陈桦. 中国电力企业管理. 2019(10)
[5]新型杯[4]芳烃磷酸酯衍生物的合成及其对U（Ⅵ）的萃取性能[J]. 王成,彭国文,肖方竹,余丽梅,蒲移秋,许玉历,张康,许东阳,刘永. 中国有色金属学报. 2019(03)
[6]功能化杯[4]芳烃对称硫醚衍生物的制备及其对铀的吸附行为[J]. 彭国文,蒲移秋,肖方竹,余丽梅,王成,刘婕,刘永. 中国有色金属学报. 2019(02)
[7]核工业含铀废水处理技术进展[J]. 郭栋清,李静,张利波,吴宏伟,闫汉洋,郭晓冬,许德杰. 工业水处理. 2019(01)
[8]酸化氧化生物炭在含铀放射性废水处理中的应用研究[J]. 宋爽,顾鹏程,陈中山,王祥学,张瑞,文涛. 中国科学:化学. 2019(01)
[9]铁钛柱撑膨润土吸附水中U（Ⅵ）的性能研究[J]. 熊小红,林周梁,王魏,陈泉水,周佳玮,罗太安,朱业安. 铀矿冶. 2018(04)
[10]新型杯[4]芳烃四胆固醇衍生物的合成[J]. 蔡秀琴. 合成化学. 2018(09)
博士论文
[1]环境微生物与铀和汞的相互作用和机理[D]. 鲁霞.兰州大学 2016
[2]奥奈达希瓦氏菌铀（Ⅵ）还原能力的增强机制及应用基础研究[D]. 刘金香.南华大学 2015
[3]新型功能化吸附剂的制备及其吸附铀的试验研究[D]. 彭国文.中南大学 2014
[4]离子识别型杯芳烃的合成及性能研究[D]. 刘冬青.天津大学 2007
硕士论文
[1]杯[4]芳烃含硫衍生物的合成及其对U（Ⅵ）的萃取性能研究[D]. 蒲移秋.南华大学 2018
[2]磁性功能改性杯[4]芳烃胺肟衍生物及其应用[D]. 余丽梅.南华大学 2017
[3]发展中国家经济社会与能源环境协调发展研究[D]. 王强.吉林大学 2016
[4]核电全球发展趋势及中国对策[D]. 周子涵.对外经济贸易大学 2016
[5]铀（Ⅵ）化合物的合成、结构及性能研究[D]. 张苗.山东大学 2014
[6]杯芳烃磷酸酯衍生物的合成及其对U（Ⅵ）的萃取性能研究[D]. 莫辉艳.南华大学 2014
[7]杯[6]芳烃亚砜衍生物的制备及其对铀等金属离子的络合、萃取性能[D]. 皮艾南.南华大学 2014
[8]含硫功能基的杯芳烃分子的设计与合成[D]. 谢德逊.湖南大学 2009
[9]偕胺肟基材料的合成及其对铀的吸附性能研究[D]. 刘梅.中国海洋大学 2009
[10]杯[4]芳烃含硫衍生物的合成研究[D]. 刘栋.同济大学 2008
本文编号：3317464
【文章来源】：南华大学湖南省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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对叔丁基杯[4]芳烃
6芳烃有着四种主要的构象，Gutsche分别把它们定义为锥式(cone)、半锥式(partialcone)、1,2-交替式(1,2-alternate)和1,3-交替式(1,3-alternate)[48]，如图1.2（A、B、C、D）所示。杯芳烃作为第一代超分子化合物冠醚和第二代超分子化合物环糊精之后出现的第三代超分子化合物，根据不少的文献报道，杯芳烃主要有以下几个特点[38-40,43-47]：(1)杯芳烃很容易通过化学反应得到且原材料的价格比较低廉，合成手段比较简单，目前已被广泛应用于很多领域的研究；(2)杯芳烃是一种有独特空穴结构的低聚物，且其空穴结构大小的调节也有较大的自由度；(3)易于化学改性和修饰，不但可以在杯芳烃下沿的酚羟基和上沿苯环对位进行化学修饰，而且连接苯环的亚甲基也可以进行功能化改性；(4)杯芳烃的热稳定性和化学稳定性都比较好，其较差的水溶性可以通过生物化反应得到水溶性很好的杯芳烃衍生物来得以改善；(5)它可以根据需要通过不同的反应条件引入不同的取代基，来达到固定所需要构象的目的；(6)作为第三代超分子化合物的杯芳烃结合了前两代超分子化合物的长处，不仅能与离子还可以和中性分子形成主客体包合物[38-40]。图1.2四种不同构象分子Fig.1.2Fourdifferentconformationmolecules
71.3.3杯芳烃的合成对叔丁基杯[n]芳烃（如图1.3所示）的合成方法根据其化学反应步骤的复杂程度一般可以分为以下三类：一步合成法[51]、逐步合成法[52]和片断缩合法[53]。图1.3对叔丁基杯[n]芳烃Fig.1.3P-tertbutylcalix[n]arene1.3.3.1一步合成法一步合成法是通过酚类化合物和甲醛在酸或者碱的催化条件下合成杯芳烃。当今来讲它是应用最为广泛的一种方法，Zinke[53]等开创一步合成法，他率先采用对叔丁基苯酚和甲醛在碱的催化下直接缩合并成功合成了对叔丁基杯[4]芳烃。后来Gutsche[54]等通过Zinke的合成方法进行总计并做出了一些改进，他采用对叔丁基苯酚和甲醛在碱性和加热的条件下反应了几个小时，选择性合成了对叔丁基杯[n]芳烃。如图1.4所示。一步合成法的突出优点就是操作和方法都比较简单，因此这种方法也比较常用。但不能直接合成带有不同取代基的杯芳烃是一步合成法存在的一个最大缺陷。
【参考文献】：
期刊论文
[1]蓬勃发展的柱芳烃化学[J]. 董帆,张丹,张来新. 化工科技. 2019(05)
[2]用于放射性核素吸附分离的有机多孔材料研究进展[J]. 徐杨,王鹏,赵敏,牛智伟,潘多强,吴王锁. 原子能科学技术. 2019(10)
[3]功能纳米材料用于含铀废水的净化处理[J]. 赵敏,范富有,孙亚楼,唐俊豪,胡亚蒙,潘多强,吴王锁. 核化学与放射化学. 2019(04)
[4]推动清洁能源时代的核能可持续发展[J]. 陈桦. 中国电力企业管理. 2019(10)
[5]新型杯[4]芳烃磷酸酯衍生物的合成及其对U（Ⅵ）的萃取性能[J]. 王成,彭国文,肖方竹,余丽梅,蒲移秋,许玉历,张康,许东阳,刘永. 中国有色金属学报. 2019(03)
[6]功能化杯[4]芳烃对称硫醚衍生物的制备及其对铀的吸附行为[J]. 彭国文,蒲移秋,肖方竹,余丽梅,王成,刘婕,刘永. 中国有色金属学报. 2019(02)
[7]核工业含铀废水处理技术进展[J]. 郭栋清,李静,张利波,吴宏伟,闫汉洋,郭晓冬,许德杰. 工业水处理. 2019(01)
[8]酸化氧化生物炭在含铀放射性废水处理中的应用研究[J]. 宋爽,顾鹏程,陈中山,王祥学,张瑞,文涛. 中国科学:化学. 2019(01)
[9]铁钛柱撑膨润土吸附水中U（Ⅵ）的性能研究[J]. 熊小红,林周梁,王魏,陈泉水,周佳玮,罗太安,朱业安. 铀矿冶. 2018(04)
[10]新型杯[4]芳烃四胆固醇衍生物的合成[J]. 蔡秀琴. 合成化学. 2018(09)
博士论文
[1]环境微生物与铀和汞的相互作用和机理[D]. 鲁霞.兰州大学 2016
[2]奥奈达希瓦氏菌铀（Ⅵ）还原能力的增强机制及应用基础研究[D]. 刘金香.南华大学 2015
[3]新型功能化吸附剂的制备及其吸附铀的试验研究[D]. 彭国文.中南大学 2014
[4]离子识别型杯芳烃的合成及性能研究[D]. 刘冬青.天津大学 2007
硕士论文
[1]杯[4]芳烃含硫衍生物的合成及其对U（Ⅵ）的萃取性能研究[D]. 蒲移秋.南华大学 2018
[2]磁性功能改性杯[4]芳烃胺肟衍生物及其应用[D]. 余丽梅.南华大学 2017
[3]发展中国家经济社会与能源环境协调发展研究[D]. 王强.吉林大学 2016
[4]核电全球发展趋势及中国对策[D]. 周子涵.对外经济贸易大学 2016
[5]铀（Ⅵ）化合物的合成、结构及性能研究[D]. 张苗.山东大学 2014
[6]杯芳烃磷酸酯衍生物的合成及其对U（Ⅵ）的萃取性能研究[D]. 莫辉艳.南华大学 2014
[7]杯[6]芳烃亚砜衍生物的制备及其对铀等金属离子的络合、萃取性能[D]. 皮艾南.南华大学 2014
[8]含硫功能基的杯芳烃分子的设计与合成[D]. 谢德逊.湖南大学 2009
[9]偕胺肟基材料的合成及其对铀的吸附性能研究[D]. 刘梅.中国海洋大学 2009
[10]杯[4]芳烃含硫衍生物的合成研究[D]. 刘栋.同济大学 2008
本文编号：3317464
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