水相UCST型温敏聚合物催化剂的设计及其催化性能研究

来源 :湖南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lutaixiaoxin
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水作为一种绿色环保的反应介质,成为人们的研究热点。在传统水相催化反应中,催化剂与底物溶解困难,传质效果差,反应活性低,且难以实现催化剂的分离和回收。基于UCST型聚合物的温敏特性,本论文设计并制备出系列UCST型温敏聚合物催化剂。高温(T>UCST)条件下,催化剂溶于水,表现为两亲性,通过分子间疏水作用有序自组装,形成具有亲水表面和疏水催化空腔的超分子自组装体,解决水相反应中的传质问题。反应结束后,降低水相温度,催化剂从水中析出,实现催化剂的分离和回收。(1)采用可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)法,将温敏材料聚(丙烯酰胺-丙烯腈)(P(AAm-co-AN))与疏水碱性离子液体(N(CH32/IL)聚合,合成了系列温敏聚合物功能化碱性离子液体催化剂P[(AAm-co-AN)x-(N(CH32/IL)y]。研究表明,该类催化剂在水溶液中具有最高临界溶解温度(UCST)。高温条件下,催化剂溶于水,在水中通过分子间疏水作用自组装,形成外部亲水内腔疏水的超分子组装体,加速水相中Knoevenagel缩合反应。催化剂用量为2 mol%,6 h即可基本实现2-硝基苯甲醛的完全转化。反应结束后,降低水相温度至UCST以下,即可实现催化剂的简捷分离和回收。催化剂重复使用5次,反应活性没有明显下降。(2)采用可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)法,通过将温敏单体丙烯酰胺(AAm)、丙烯腈(AN)与疏水性席夫碱铁配合物(Schiff/FeIII)进行聚合,制得在水中显示出UCST相变的系列温敏聚合物功能化席夫碱铁(III)金属配体催化剂P[(AAm-co-AN)x-(Schiff/FeIII)y]。研究表明,高温(T>UCST)时,催化剂溶于水,通过分子间疏水自组装,催化剂内部形成疏水空腔,促进磺胺-迈克尔加成反应高效进行。催化剂用量为4.5 mol%时,36 h即可基本实现查尔酮的完全转化。反应完成后,降低反应体系温度即可实现催化剂的分离和回收。催化剂重复使用5次,催化活性保持稳定。(3)采用可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)法,分别以P(AAm-co-AN)和席夫碱锌(II)络合物(Schiff/ZnII)为亲疏水单元,制得温敏聚合物功能化席夫碱锌(II)配合物催化剂P[(AAm-co-AN)1-(Schiff/ZnII)1]。实验表明,高温条件下,催化剂溶于水,形成具有亲水表面和疏水Schiff/ZnII配合物内腔的超分子自组装体,加速傅克烷基化反应。催化剂用量仅为3 mol%时,β-硝基苯乙烯的转化率达到80%。反应完成后,通过降温,催化剂即可回收并有效重复使用。
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