基于交联聚苯乙烯微球季鏻盐型三相相转移催化剂制备及其结构和催化性能的研究.pdf

图书分类号 O632 密级 非 密 UDC 硕 士 学 位 论 文 基于交联聚苯乙烯微球的季鏻盐型三相相转移催化剂的制备及其结构与催化性能的研究 王 玲指导教师(姓名、职称) 高保娇 教授 博导 申请学位级别 工 学 硕 士专业名称 应 用 化 学 论文提交日期 2009 年 12 月 15 日 论文答辩日期 2010 年 3 月 13 日 学位授予日期 年 月 日 论文评阅人 高志华 贾润礼 答辩委员会主席 薛永强 2009 年 12 月 15 日原创性声明 本人郑重声明: 所呈交的学位论文, 是本人在指导教师的指导下, 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名: 日期: 关于学位论文使用权的说明 本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定,其中包括:①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件; ②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文;③学校可允许学位论文被查阅或借阅; ④学校可以学术交流为目的,复制赠送和交换学位论文; ⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定) 。 签 名: 日期: 导师签名: 日期: 中北大学学位论文基于交联聚苯乙烯微球的季鏻盐型三相相转移催化剂的 制备及其结构与催化性能的研究 摘要 使用季鏻盐型三相相转移催化剂催化液―液及液―固有机反应,这是三相相转移催化领域中极为重要的一部分。本课题基于交联聚苯乙烯( CPS )微球,制备出悬臂(space arm) 长度不同的三种季鏻盐型三相相转移催化剂,并重点探讨了催化剂结构与相转移催化活性的关系,这在相转移催化研究领域及化工生产实践中都具有重要的科学意义与应用价值。本文使用氯乙酰氯与氯丁酰氯两种ω-氯代酰氯试剂,分别对交联聚苯乙烯微球进行了 Friedel-Crafts 酰基化反应,制备了氯代酰基化的交联聚苯乙烯微球,并通过红外光谱法与佛尔哈德分析法表征了产物的化学结构与组成,探索了各种因素对氯代酰基化反应过程的影响。研究表明,在 Friedel-Crafts 酰基化反应过程中,还伴随有 Friedel-Crafts 烷基化附加交联这一副反应,该副反应不但降低了在 CPS 微球表面引入氯代酰基的效率,还影响微球的性能。使用适宜的催化剂( SnCl 4)与溶剂( CHCl 3),并有效地控制反应时间,可以尽可能地避免附加交联副反应的发生。实验结果还表明,在适宜的反应条件下,氯乙酰基化交联聚苯乙烯( CACPS )微球的氯含量最高可达 9% 左右,氯丁酰基化交联聚苯乙烯( CBCPS )微球的氯含量最高可达 12% 左右。使用三苯基膦( TPP )对三种改性微球 CACPS 、CBCPS 和 CMCPS (氯甲基化交联聚苯乙烯微球, 即氯球) 进行了季鏻化反应, 制备了间隔臂长度不同的三种季鏻盐( QP ) 型三相相转移催化剂 QP-CPS ( QP-CACPS , QP-CBCPS 和 QP-CMCPS ),对催化剂的化学结构进行了红外光谱表征,使用紫外可见光分光光度法对季鏻化度进行了测定。重点考察了主要反应条件对制备过程的影响。实验结果表明,在 35℃下,使用二氯甲烷为溶剂时 QP-CACPS 的季鏻化度最高, 可达 47% 左右。在此适宜条件下, 对 CBCPS 和 CMCPS 也进行了季鏻化反应。研究结果表明,由于空间位阻效应,悬臂越短,季鏻化反应的速率越慢。通过控制反应时间,可以控制三种催化剂的季鏻化度。中北大学学位论文以苄氯与乙酸钠合成乙酸苄酯的反应体系作为三相相转移催化的模型体系,初步考察了 QP-CPS 的相转移催化活性,探索了催化剂结构与相转移催化活性的关系,并深入研究了反应动力学。实验结果表明,季鏻盐型三相相转移催化剂对乙酸苄酯的合成具有优良的催化活性,使用催化剂 QP-CACPS ,以氯仿为溶剂,在 57 ℃下,反应 13 小时, 氯化苄的转化率可