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近年来,绿色催化技术和方法的研究引起了人们的广泛关注并得到了快速发展。尽管均相催化剂由于较高的催化活性得到了广泛的应用,然而这些催化剂一般来说存在价格昂贵、腐蚀性大、易流失、较难回收、重金属污染等缺点。负载型催化剂的出现在一定程度上有效地克服了上述缺点。负载型催化剂因其具有稳定性好、催化活性和选择性高、操作简单、能重复利用等特点在绿色催化领域已占有重要的一席,受到了各国科学家的重视,关于不同类型负载催化剂的研究开发也取得了很大的进展。另外,由于产物的分离纯化在整个有机合成过程中占据了相当大的比重,因而,负载型催化剂的出现为方便催化剂与产物的分离提供了一种可能,极大的提高了整个合成过程的效率。
本课题主要针对现有均相催化体系中存在的一些缺点,研究两类环境友好的负载型催化剂即高分子负载催化剂和氟硅胶负载催化剂的制备及其在有机合成中的应用。
以聚苯乙烯类高分子材料为载体,通过以不同类型的胺和氨基酸等对载体进行功能化改性,制备了负载三氯化铝、负载氯化锌、负载铜催化剂,并分别考察了其在Biginelli反应、缩醛反应、“一锅法”制备咪唑衍生物反应、1,3-偶极环加成反应以及Mannich-type反应中的催化活性和重复使用性。研究表明,这些负载型催化剂不仅具有较高的稳定性和催化活性,同时催化剂经过简单的过滤即可回收利用,并且使用数次后催化活性没有明显降低。
合成了一系列重氟配体用于稳定纳米金属。以氟硅胶为载体,制备了氟硅胶负载纳米金属催化剂。考察了氟硅胶负载纳米钯催化剂对Suzuki反应和吲哚化合物的C-2芳基化反应的催化活性和重复使用性;考察了氟硅胶负载纳米金对醇的选择性氧化反应的催化活性和重复使用性。结果表明,该类催化剂稳定、活性高、回收简便且重复使用率高。
在氟硅胶负载纳米金属催化剂工作基础上,同样以氟硅胶为回收介质,将可回收型催化剂类型拓展到氟代有机小分子催化剂,制备了一种氟代吡咯一硫脲双功能有机小分子催化剂,以NCS为氯代试剂,考察了催化剂在醛的仅α-不对称氯代反应中的催化性能和回收性能。