分子筛选组装金属催化剂在非均相有机合成中的应用

发布时间：2017-08-03 02:01

  本文关键词：分子筛选组装金属催化剂在非均相有机合成中的应用

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【摘要】：迄今为止,在绝大多数的有机合成过程中,均相催化反应占据了非常重要的位置,通过均相催化剂构建各种各样的化合物是科研工作者掌握的一种非常重要的手段。虽然均相催化反应已经有了非常成熟的应用历史,并且通常情况下目标产物可以获得较高的选择性和产率。但是,这类催化剂也有一些普遍存在的缺陷,例如有机配体的使用一方面可以促进催化活性的提升,同时也使得反应条件更加苛刻;而且这种类型的催化剂高温条件下稳定性不够好,多数情况下都难以从反应体系中分离出来回收利用,无形中增加了反应的成本,这些因素严重制约了均相催化剂的大规模应用。设计一种新的催化剂通过非均相催化的方式来促进有机合成过程的高效实现,是合成化学方面一个非常重要的发展方向。以固体材料为载体的非均相过渡金属催化剂,为人们提供了一种可以克服这些缺点的策略,受到了科研工作者的高度重视。沸石分子筛作为一种多孔材料,具有独特的孔道结构与较大的比表面积,在催化和吸附等方面有很多非常成功的应用。近年来,人们对沸石的结构及性质的认识越来越深入,而且人工合成的沸石的种类越来越多,使得以沸石分子筛作为载体设计高活性的非均相催化剂并将其应用在有机合成反应中成为一种现实的可能。本文旨在将过渡金属铜和钯与沸石分子筛组装在一起,制备同时具有过渡金属催化活性和沸石分子筛独特性质的新型催化剂,并将其应用在有机合成反应中。本论文主要包括以下三个部分的内容:第一部分:综述了均相催化和非均相催化的广泛应用;综述了沸石分子筛的结构、特性、合成及应用。第二部分:通过原位生成的方式制备了掺杂过渡金属铜的Beta沸石,并通过XRD、N2吸附、TEM、SEM等测试手段对催化剂的结构进行了详细的研究。全面考察了该种催化剂在硫酯化反应中的催化活性,通过研究发现,该种催化剂能够高效高选择性的促进硫酯类化合物的合成并且具有良好的循环性能,具有很好的应用前景。第三部分:通过传统的离子交换的方法制备了Pd/MOR新型催化剂,并将其利用到吲唑类化合物的合成过程中。该种催化剂对偶氮苯与不饱和酯之间的反应具有较高的催化活性,可以高产率的制备吲唑类衍生物,催化剂稳定性好,可以循环使用,是一种促进吲唑类物质合成的高效催化剂。
【关键词】：非均相催化 沸石分子筛 硫酯 吲唑
【学位授予单位】：温州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;O621.3
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 催化剂10-11
• 1.2 均相催化11-12
• 1.2.1 加氢反应11-12
• 1.2.2 聚合反应12
• 1.2.3 氧化反应12
• 1.3 非均相催化12-16
• 1.3.1 轻质烷烃的芳香化反应13-14
• 1.3.2 芳香族开环反应14
• 1.3.3 芳香族烷基化合物的异构化14-15
• 1.3.4 烷烃脱氢生产烯烃15-16
• 1.3.5 选择性催化氧化反应16
• 1.4 沸石分子筛的结构分类、特性、合成方法及其广泛应用16-22
• 1.4.1 沸石分子筛的结构17
• 1.4.2 沸石分子筛的分类17-19
• 1.4.3 沸石分子筛的合成19-20
• 1.4.4 沸石分子筛的应用20-22
• 1.5 论文选题背景及意义22-23
• 1.5.1 论文选题背景22
• 1.5.2 论文选题意义22-23
• 1.6 论文主要研究内容23-24
• 第二章 铜掺杂Beta分子筛催化的硫酯化反应24-52
• 2.1 引言24-36
• 2.1.1 金属铜作为催化剂在有机合成中的应用24-32
• 2.1.2 硫酯类化合物的用途及合成32-36
• 2.2 催化剂的制备36-38
• 2.2.1 主要试剂和原料36-37
• 2.2.2 铜掺杂Beta分子筛催化剂制备37
• 2.2.3 其他催化剂制备37-38
• 2.3 催化剂活性研究38-43
• 2.3.1 反应条件的优化38-40
• 2.3.2 反应底物的扩展40-41
• 2.3.3 催化剂的循环实验41-42
• 2.3.4 反应机理的探讨42-43
• 2.4 催化剂结构表征43-50
• 2.4.1 X射线衍射(XRD)43-44
• 2.4.2 扫描电子显微镜(SEM)44-45
• 2.4.3 透射电子显微镜(TEM)45-46
• 2.4.4 N2吸附-脱附(Nitrogen adsorption-desorption)46-47
• 2.4.5 元素分析(Elemental analysis)47-48
• 2.4.6 NH3-TPD48
• 2.4.7 紫外可见光谱分析(UV-Vis analysis)48-49
• 2.4.8 X射线电子能谱分析(XPS)49-50
• 2.5 本章小结50-52
• 第三章 丝光沸石负载钯催化的吲唑类化合物的合成反应52-74
• 3.1 引言52-64
• 3.1.1 金属钯作为催化剂在有机合成中的应用52-59
• 3.1.2 吲唑类化合物的用途及合成59-64
• 3.2 离子交换法制备丝光沸石负载钯(Pd/MOR)催化剂64-65
• 3.2.1 丝光沸石MOR的制备64
• 3.2.2 离子交换法制备丝光沸石负载钯催化剂(Pd/MOR)64-65
• 3.3 催化剂活性研究65-69
• 3.3.1 Pd/MOR催化的吲唑合成反应条件优化65-67
• 3.3.2 反应底物的制备67
• 3.3.3 反应底物的扩展67-68
• 3.3.4 催化剂的循环使用68-69
• 3.4 催化剂结构表征69-73
• 3.4.1 X射线衍射(XRD)69-70
• 3.4.2 扫描电子显微镜(SEM)70
• 3.4.3 透射电子显微镜(TEM)70-71
• 3.4.4 N2吸附-脱附(Nitrogen adsorption-desorption)71-72
• 3.4.5 元素分析(Elemental analysis)72
• 3.4.6 X射线电子能谱分析(XPS)72-73
• 3.5 本章小结73-74
• 第四章 实验通则74-86
• 4.1 合成中药品及产物检测74
• 4.2 反应操作74-86
• 4.2.1 铜掺杂Beta分子筛催化的硫酯化反应74-81
• 4.2.2 丝光沸石负载钯催化的吲唑类化合物的合成反应81-86
• 参考文献86-100
• 致谢100-102
• 硕士期间发表的论文102

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本文编号：612123