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传统的催化反应可分为均相催化反应和非均相催化反应。均相催化反应由于难以实现产物的纯化和催化剂的回收而发展受限。从实际应用和环境友好的角度来看,实现均相催化剂向非均相催化剂的转化显得尤为重要。近年来,一些研究人员通过将有机催化剂固载于有机载体(聚苯乙烯,聚乙二醇和环糊精)或无机载体(沸石,介孔二氧化硅和磁性氧化铁纳米粒子)上来制备多种不同类型的非均相催化剂。特别地,介孔二氧化硅材料由于具有高的比表面积、大的孔体积、可调的孔径、优异的热稳定性、机械稳定性以及化学惰性等优点,常常被选择作为固载有机催化剂的载体。基于此,以介孔二氧化硅作为载体的非均相催化体系进入了快速发展的阶段。双模型介孔SiO2(BMMs)作为一种介孔二氧化硅材料,由于具有高的比表面积(>700 m2/g),大的孔体积(高达3.5 cm3/g),可修饰的表面以及可控的双模型介孔而常常作为固载有机催化剂的载体。通常,大多数以脯氨酸或脯氨酸衍生物为活性中心的催化剂都用于催化不对称Aldol反应,不对称Michael加成反应和不对称Mannich反应等,尤其是环己酮和4-硝基苯甲醛的直接不对称Aldol反应。目前,我们课题组已经对基于介孔二氧化硅制备非均相催化剂以及在直接不对称Aldol反应中的催化应用进行了广泛的研究。其中,以有机催化剂联吡啶–脯氨酸衍生物Z为代表,课题组成员先后将联吡啶–脯氨酸衍生物Z固定在双模型介孔SiO2(BMMs)以及Zn修饰的双模型介孔SiO2(BMMs)表面上,分别制备出可重复使用的非均相催化剂ZBMMs、ZZnBMMs,并成功应用于4-硝基苯甲醛与环己酮的直接分子间不对称Aldol反应。本论文以课题组前期的工作为基础,具体研究内容如下:(1)在多种溶剂,如二甲基亚砜(DMSO),石油醚,无水甲醇(CH3OH)和二氯甲烷(CH2Cl2)体系中对固体催化剂ZZnBMMs在洗涤和干燥过程中的改性Zn的稳定性和固定化Z的浸出进行了详细研究。通过粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附–脱附等温线(N2-sorption)、固体漫反射紫外–可见光谱(UV-vis DRS)和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)阐明了固定化Z与改性Zn在载体介孔孔道中的相互作用。特别地,通过小角X射线散射(SAXS)技术得到了样品在上述处理过程中的分形维数。研究表明,固体催化剂ZZnBMMs在20 ℃下的石油醚体系中具有较高的稳定性。最后,在该稳定条件下,初步评价了固体催化剂ZZnBMMs在环己酮和4-硝基苯甲醛之间不对称Aldol反应中的催化性能。(2)通过后嫁接法和配位法成功制备出一系列非均相催化剂ZZnBMMs-n(n代表Z/Zn的摩尔比,分别对应于5,20,50,70和100),并将该系列催化剂成功应用到环己酮与较大的醛(2-萘甲醛,9-蒽甲醛以及1-芘甲醛)的不对称Aldol反应中。在考察固体催化剂催化性能的基础上,进一步研究了三种芳香醛的分子直径与载体结构(BMMs)孔隙之间的关系对催化活性的影响。催化性能表明,相对于芳香醛(9-蒽甲醛和1-芘甲醛),2-萘甲醛具有较高的反应活性(产率值45.11%;dr值82:18;ee值52%)。(3)此外,初步评价了固体催化剂ZZnBMMs-100在2-萘甲醛与环己酮的不对称Aldol反应中的可重复使用性。固体催化剂ZZnBMMs-100可以重复使用三次,而非对映体选择性dr值没有显着下降(82/18-77/23),对映体选择性(ee)略有下降(52%-39%)。