具有规则形貌的聚合物负载钯催化剂的制备及其对Heck反应的催化性能

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近几十年来,Pd催化的Heck反应逐渐成为现代有机合成中一种很有效的合成C-C键的重要手段,并且在医药、农药、发光材料及高聚物合成等领域得到了广泛的应用。Heck反应通常是在均相催化体系中进行的,以PdCl2、Pd(OAc)2为催化剂,尽管这类催化剂具有较高的活性和选择性,但它们存在分离回收困难、容易失活、高温下稳定性差和价格昂贵等问题,大大限制了其工业应用。之后,许多学者发现负载型钯催化剂具有能够克服上述缺点的潜能;其中,具有微米或者亚微米尺寸以及规则形貌的高分子负载钯催化剂不仅具有较高的活性和选择性,还易于回收和重复利用,因而受到了人们的广泛关注。基于此,本文主要开展了以下研究:1.以苯酚、对氨基苯酚为单体,利用酶催化的模板聚合法在室温条件下分别合成了聚苯酚微球和聚对氨基苯酚微球,并且通过简单方法制得了两种微球类负载钯催化剂,用IR、XRD、XPS、SEM、TG、DTA等手段对它们进行了表征,SEM分析表明,两种催化剂均具有较好的单分散性,聚苯酚微球负载钯催化剂直径在0.5μm左右,聚对氨基苯酚微球负载钯催化剂直径在2.0μm左右。热分析表明两种催化剂均具有较好的热稳定性。这两种催化剂均能较好的催化丙烯酸、苯乙烯与卤代苯的Heck芳基化反应。比较发现,聚对氨基苯酚微球负载钯配合物具有比聚苯酚微球负载钯配合物更好的催化性能。此外,分别重复使用五次后,两种催化剂对丙烯酸和碘苯的反应保持很好的重复使用性能,产率均在80%以上。2.以碳纳米管为基本原料,通过较简单的反应得到了聚苯胺包裹碳纳米管复合物,然后再与PdCl2作用制得了聚苯胺包裹碳纳米管复合物负载钯催化剂,并用IR、XRD、XPS、TEM、TG等手段对其进行了表征。TEM分析表明,该复合物具有较为清晰的核-壳结构,直径在80-140nm,钯颗粒的直径在4-9nm。该催化剂在空气氛围中,60℃低温下仍能催化丙烯酸和碘苯的反应,产率在60%以上。该催化剂对不同底物的Heck反应也具有较为理想的催化效果,并且,还具有很好的重复使用性,对于丙烯酸和碘苯的反应,重复使用七次,产率没有明显的降低。
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