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MCM-41负载芳基肟钯催化剂的制备与催化Suzuki芳基偶联反应

作　者: 张井峰
导　师: 白雪峰
学　校: 黑龙江大学
专　业: 工业催化
关键词: Suzuki偶联反应 MCM-41 负载肟环钯配体催化剂
分类号: O643.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 33次
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内容摘要

芳基卤代烃与苯基硼酸的Suzuki偶联反应是构建联苯单元的重要方法,已在发光材料制备、药物合成等方面得到了应用。均相Suzuki偶联反应催化剂尽管反应活性高,但在反应完成后,难于回收和循环使用,并可能对产品产生污染,制备高活性、可循环使用的固载型钯催化剂,对Suzuki偶联反应的应用非常重要。采用硅烷偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）修饰MCM-41表面的方法,合成了MCM-41@KH56表面富含环氧官能团载体,再将活性组分4-羟基苯乙酮环肟钯与MCM-41@KH560表面的端位环氧基团反应,制备出MCM-41负载4-羟基苯乙酮肟环钯催化剂;将4-羟基-3-甲氧基-苯乙酮肟与MCM-41@KH560表面的端位环氧基团作用,再通过负载钯制备出MCM-41负载4-羟基-3-甲氧基-苯乙酮肟环钯催化剂。采用热重TG、傅立叶红外FT-IR、扫描电镜SEM、N₂物理吸附BET、电感耦合等离子体原子发射光谱ICP-AES等分析表征方法,对制备的负载型钯配体催化剂制备过程的结构特征和热学稳定性能进行了表征。证实了合成的钯配体催化剂是通过化学接枝的方法固载到MCM-41分子筛表面,同时保留了分子筛的部分孔结构特征,测得了钯负载量。选择了不同取代基的芳基卤代烃与苯硼酸,对制备的催化剂催化Suzuki偶联反应进行了研究,并对溶剂体系、碱以及催化剂用量等反应参数进行了优化,确定了最适宜的Suzuki偶联反应的催化反应体系,考察了负载型钯配体催化剂循环使用情况。实验结果表明,MCM-41负载肟环钯催化剂具有很好的催化活性,MCM-41负载4-羟基苯乙酮肟环钯催化剂的最佳催化体系是碳酸钾为碱,异丙醇-水（5:1）为溶剂,反应温度40℃。在最佳的体系中可有效催化芳基溴苯与苯硼酸的Suzuki偶联反应。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章绪论  9-22
  1.1 钯催化的碳-碳偶联反应  9-12
  1.2 Suzuki 偶联反应  12-16
    1.2.1 Suzuki 偶联联反应机理  12-13
    1.2.2 Suzuki 偶联反应体系  13-14
    1.2.3 Suzuki 偶联反应的应用  14-16
  1.3 非均相体系中钯催化Suzuki 偶联反应  16-20
    1.3.1 无机碳材料载体  16-17
    1.3.2 金属氧化物载体  17
    1.3.3 磁性Fe_3O_4  17-18
    1.3.4 多孔分子筛载体  18-19
    1.3.5 有机高分子载体  19-20
  1.4 选题依据及主要研究内容  20-22
    1.4.1 选题依据  20-21
    1.4.2 主要研究内容  21-22
第2章实验部分  22-30
  2.1 实验试剂与仪器  22-24
    2.1.1 实验试剂及部分实验试剂的精制  22-23
    2.1.2 部分试剂精制  23
    2.1.3 苯基硼酸的合成  23-24
    2.1.4 部分实验仪器与设备  24
  2.2 催化剂的合成  24-25
    2.2.1 MCM-41 负载 4-羟基苯乙酮肟钯催化剂的合成  25
    2.2.2 MCM-41 负载 4-羟基-3-甲氧基苯乙酮肟环钯催化剂的合成  25
  2.3 催化剂的表征  25-26
    2.3.1 催化剂的热重分析(TG/DTG)  25
    2.3.2 催化剂的红外表征(FT-IR)  25-26
    2.3.3 催化剂氮气物理吸附表征(BET)  26
    2.3.4 催化剂紫外可见漫反射表征(UV-vis)  26
    2.3.5 催化剂X 射线粉末衍射表征  26
    2.3.6 催化剂钯元素的测定(AES-ICP)  26
    2.3.7 催化剂的扫描电镜分析(SEM)  26
  2.4 催化反应性能评价  26-29
    2.4.1 Suzuki 偶联反应  26-27
    2.4.2 反应产物分析  27-29
  2.5 本章小结  29-30
第3章均相体系肟环钯催化Suzuki 偶联反应  30-44
  3.1 引言  30
  3.2 肟环钯合成与表征  30-35
    3.2.1 肟环钯合成  30-32
    3.2.2 肟及肟环钯表征  32-35
  3.3 结果与讨论  35-42
    3.3.1 溶剂的影响  35-36
    3.3.2 碱对Suzuki 偶联反应的影响  36-37
    3.3.3 油水比对Suzuki 偶联反应的影响  37-38
    3.3.4 催化剂用量对Suzuki 偶联反应的影响  38-40
    3.3.5 反应时间对Suzuki 偶联反应的影响  40-41
    3.3.6 4-羟基-3-甲氧基苯乙酮肟环钯催化不同底物与苯硼酸的 Suzuki 偶联反应  41-42
  3.4 比较4-羟基苯乙酮肟环钯催化Suzuki 偶联反应  42-43
  3.5 本章小结  43-44
第4章 MCM-41 负载 4-羟基苯乙酮肟环钯催化剂的制备、表征及催化性能研究  44-61
  4.1 引言  44-45
  4.2 MCM-41 负载4-羟基苯乙酮肟环钯催化剂的制备与表征  45-54
    4.2.1 MCM-41 负载4-羟基苯乙酮肟环钯催化剂的制备  45-46
    4.2.2 MCM-41 负载4-羟基苯乙酮肟环钯催化剂的表征  46-54
  4.3 MCM-41 负载4-羟其苯乙酮肟环钯催化Suzuki 偶联反应  54-60
    4.3.1 溶剂对Suzuki 偶联反应的影响  54-55
    4.3.2 油水比对Suzuki 偶联反应的催化性能的影响  55-56
    4.3.3 反应温度对Suzuki 偶联反应的影响  56
    4.3.4 碱对Suzuki 偶联反应的影响  56-58
    4.3.5 催化剂用量对Suzuki 偶联反应的影响  58
    4.3.6 底物对Suzuki 偶联反应的影响  58-59
    4.3.7 催化剂循环使用  59-60
  4.4 本章小结  60-61
第5章 MCM-41 负载4-羟基-3-甲氧基苯乙酮肟环钯催化剂的制备、表征及催化Suzuki 性能  61-74
  5.1 引言  61-62
  5.2 MCM-41 负载4-羟基-3-甲氧基苯乙酮肟环钯催化剂的制备与表征  62-68
    5.2.1 MCM-41 负载 4-羟基-3-甲氧基苯乙酮肟钯催化剂的制备  62-63
    5.2.2 MCM-41 负载 4-羟基-3-甲氧基苯乙酮肟环钯催化剂表征  63-68
  5.3 MCM-41 负载4-羟基-3-甲氧基苯乙酮肟环钯催化Suzuki 偶联反应  68-73
    5.3.1 溶剂对Suzuki 偶联反应的影响  68-69
    5.3.2 碱对 Suzuki 偶联反应的影响  69-70
    5.3.3 油水比对Suzuki 偶联反应的影响  70-71
    5.3.4 催化剂用量对Suzuki 偶联反应的影响  71
    5.3.5 不同底物与苯硼酸 Suzuki 偶联反应  71-72
    5.3.6 催化剂循环使用  72-73
  5.4 本章小结  73-74
结论  74-75
参考文献  75-81
附图  81-86
致谢  86-87
攻读学位期间发表的论文  87

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