氯甲交联基聚苯乙烯微球的氨甲基化改性及其席夫碱型螯合树脂微球的制备

以氯甲基化交联聚苯乙烯(CMCPS)微球为出发物质,首先在催化剂KI存在下,与六次甲基四胺(HMTA)进行Delepine反应,制得氨基化改性的聚苯乙烯微球AMCPS;然后再使微球AMCPS与水杨醛(SA)发生Schiff碱反应,制备了Schiff碱型螯合树脂SACPS微球,采用红外光谱法表征了其化学结构。 重点研究了CMCPS微球氨基化改性Delepine反应的影响因素,探讨了反应机理。 研究结果表明,催化剂KI对CMCPS微球表面的苄氯基团与HMTA之间的Delepine反应,具有很强的催化作用;使用极性较强的溶剂DMSO及在较高的温度(80 ℃)下反应,氯甲基转变为氨甲基的效率高;Schiff碱型螯合树脂SACPS对Cu2+离子具有良好的螯合能力。     

在醛基化交联聚苯乙烯微球表面同步合成与固载卟啉及固载化金属卟啉的高效催化氧化性能

采用Kornblum氧化反应, 先将氯甲基交联聚苯乙烯(CMCPS)的氯甲基氧化为醛基, 制得醛基(AL)化改性微球ALCPS, 然后使改性微球ALCPS与溶液中的苯甲醛(或取代的苯甲醛)、吡咯之间发生固-液相之间的Adler反应, 成功地实现了卟啉在交联聚苯乙烯微球表面的同步合成与固载, 制得了固载有苯基卟啉(PP) 、对氯苯基卟啉(CPP)、对硝基苯基卟啉(NPP)的功能微球, 最后使功能微球与钴盐发生配合反应, 制备了固载有三种钴卟啉的固体催化剂. 研究重点有两方面: (1)考察主要因素对卟啉同步合成与固载过程的影响|(2)考察固载化钴卟啉在催化分子氧氧化环己烷羟基化过程中的催化特性. 实验结果表明, 以醛基化改性微球ALCPS与溶液中的吡咯及小分子苯甲醛(或取代的苯甲醛)为共反应物, 通过固-液之间的Adler反应, 可以顺利地实现卟啉在微球ALCPS表面的同步合成与固载, 这是制备固载化卟啉的新途径|苯甲醛的取代基结构、催化剂的酸性与溶剂的性质对卟啉的同步合成与固载都有较大的影响|所制备的固体催化剂对分子氧氧化环己烷羟基化的反应, 具有很高的催化活性(环己烷最高转化率约为40%)与选择性(环己醇的选择性在90%以上), 这是由固体催化剂特殊的化学结构所决定的.     

在CPS微球表面固载氨基酚型双齿席夫碱氧钒(Ⅳ)配合物及其催化氧化性能

使乙醛酸(GA)与氯甲基化交联聚苯乙烯(CMCPS)微球发生酯化反应,将醛基(AG)引入交联聚苯乙烯(CPS)微球表面,得到改性微球CPS-AG;再以间氨基苯酚(MAP)为试剂,使微球CPS-AG表面的AG发生席夫碱反应,制得了表面键合有氨基酚型双齿席夫碱配基的功能微球CPS-AGAP;最后,使微球CPS-AGAP与硫酸氧钒发生配位螯合反应,获得了表面固载有氨基酚型双齿席夫碱氧钒(Ⅳ)配合物的固体催化剂微球CPS-[VO(AGAP)2]。重点考察了主要因素对GA与CMCPS微球的酯化反应的影响。采用红外光谱(FT-IR)、固体紫外(UV)及扫描电子显微镜(SEM)对催化剂微球进行了充分表征。分别将微球CPS-[VO(AGAP)2]用于环己醇和乙苯的分子氧氧化过程,考察其催化活性。实验结果表明,溶剂的极性有利于GA与CMCPS微球之间的酯化反应,极性较强的N,N-二甲基乙酰胺为适宜的反应溶剂,90℃为适宜的反应温度。在适宜的反应条件下,CMCPS微球的氯甲基转化率可以达到82%。在分子氧氧化环己醇和乙苯的过程中,非均相催化剂CPS-[VO(AGAP)2]微球均表现出良好的催化活性。     

基于醛基化改性的交联聚苯乙烯微球制备席夫碱型螯合树脂的研究

在缚酸剂Na2CO3存在下,使溶胀的氯甲基化交联聚苯乙烯(CMCPS)微球表面的氯甲基与对羟基苯甲醛(HBA)发生亲核取代反应,制得了醛基(AL)化改性的交联聚苯乙烯(ALCPS)微球;利用所制得的ALCPS微球与甘氨酸(GL)发生缩合反应,制备了同时含有席夫碱配基与羧基的席夫碱型螯合树脂AGCPS微球。采用红外光谱法表征了微球功能基团的结构变化,重点研究了CMCPS微球醛基化改性反应,考察了影响亲核取代反应的主要因素,推测和探讨了反应的机理。研究表明,CMCPS微球表面的苄氯基团与HBA缩合反应的速率与HBA的浓度无关,属于典型的SN1反应;使用极性较强的溶剂DMF,在较高的反应温度(90℃)下,有利于亲核取代反应的进行。所得席夫碱型螯合树脂对铜离子具有较强的螯合吸附能力。     

交联聚苯乙烯微球的醛基化改性及卟啉的固载化

以二甲基亚砜(DMSO)为氧化剂,然后采用Kornblum氧化法,将氯甲基化的交联聚苯乙烯(CMCPS)微球表面的氯甲基氧化成醛基,制备了醛基化改性的交联聚苯乙烯(AL-CPS)微球,研究了主要反应条件对改性反应的影响规律。结果表明,在使用催化剂KI及缚酸剂NaHCO3并在110℃下,溶胀在DMSO中的CMCPS微球能被有效地转化为表面带有醛基的改性微球AL-CPS,成为同步合成与固载卟啉的前驱体。随后,以微球AL-CPS、溶液中的苯甲醛及吡咯为共反应物,通过固-液界面上的Alder反应,实现了四苯基卟啉(TPP)在交联聚苯乙烯(CPS)微球表面的同步合成与固载,制得了固载有卟啉的微球TPP-CPS。     

聚合物固载的新型手性SalenMn(Ⅲ)配合物在苯乙烯不对称环氧化反应中催化性能的研究

以交联聚苯乙烯(CPS)微球为载体,通过高分子反应和配位反应,简捷高效地制得一种新型的聚合物固载的手性Salen金属配合物催化剂Mn(Ⅲ)Salen-CPS.以间氯过氧苯甲酸(m-CPBA)为氧化剂、以N-甲基吗啉-N-氧化物(NMO)为轴向配体,将该非均相手性Salen Mn(Ⅲ)催化剂用于苯乙烯的不对称环氧化反应,深入系统地研究了催化剂结构与反应条件对苯乙烯的不对称环氧化反应的影响.实验结果表明,在苯乙烯的不对称环氧化反应中,微球Mn(Ⅲ)Salen-CPS具有高的催化活性与良好的的对映体选择性,20℃下反应8 h,苯乙烯的转化率可达85%;0℃下反应2 h,产物的ee值可达58%.Salen配基中手性二胺的不对称环境与轴向配体NMO的加入均可明显地提高产物的对映体选择性;而反应温度、时间、溶剂的极性及催化剂用量等反应条件对苯乙烯的不对称环氧化反应也都有很大的影响.低温有利于产物的ee值的提高,苯乙烯的不对称环氧化反应适宜的反应温度为0℃;使用极性弱的溶剂,有利于催化剂的对映体选择性;当反应进行到一定程度,产物的ee值会出现最高值,其后ee值会随时间延长呈现下降趋势,在不同的反应条件下,ee值出现最大值的时间不同.     

新型聚合物固载的手性Salen Mn(Ⅲ)配合物催化的苯乙烯不对称环氧化反应特性研究

以交联聚苯乙烯(CPS)微球为载体,通过高分子反应和配位反应,简捷高效地制得一种新型的聚合物固载的手性Salen金属配合物催化剂Mn(Ⅲ)Salen-CPS.以间氯过氧苯甲酸(m-CPBA)为氧化剂、以N-甲基吗啉-N-氧化物(NMO)为轴向配体,将该非均相手性Salen Mn(Ⅲ)催化剂用于苯乙烯的不对称环氧化反应,深入系统地研究了催化剂结构与反应条件对苯乙烯的不对称环氧化反应的影响.实验结果表明,在苯乙烯的不对称环氧化反应中,微球Mn(Ⅲ)Salen-CPS具有高的催化活性与良好的的对映体选择性,20℃下反应8h,苯乙烯的转化率可达85％;0℃下反应2h,产物的ee值可达58％.Salen配基中手性二胺的不对称环境与轴向配体NMO的加入均可明显地提高产物的对映体选择性;而反应温度、时间、溶剂的极性及催化剂用量等反应条件对苯乙烯的不对称环氧化反应也都有很大的影响.低温有利于产物的ee值的提高,苯乙烯的不对称环氧化反应适宜的反应温度为0℃;使用极性弱的溶剂,有利于催化剂的对映体选择性;当反应进行到一定程度,产物的ee值会出现最高值,其后ee值会随时间延长呈现下降趋势,在不同的反应条件下,ee值出现最大值的时间不同.     

以氯代酰氯为试剂的交联聚苯乙烯微球的Friedel-Crafts酰基化反应

采用ω-氯代酰氯试剂氯乙酰氯和氯丁酰氯,在Lewis酸催化剂存在下,于室温下分别与交联聚苯乙烯(CPS)微球进行了Friedel-Crafts酰基化反应,制备了氯代酰基化(chloroacylation,CA)的交联聚苯乙烯微球(CACPS),用红外光谱与佛尔哈德分析法表征了产物的化学结构与组成,研究了各种因素对反应过程的影响。 结果表明,在Friedel-Crafts酰基化反应过程中,伴随的副反应─微球表面聚苯乙烯大分子之间的Friedel-Crafts烷基化附加交联反应,不但降低了在CPS微球表面引入氯代酰基的效率,还使微球变脆。 在室温(25 ℃)下,以CHCl3溶剂、催化剂SnCl4与白球中聚苯乙烯链节的摩尔比为1.2∶1、采用10 mL/g CPS微球的溶剂用量反应5 h,可以达到酰基化反应和烷基化交联副反应的最佳平衡点(此时的氯含量最高)。 结果还表明,采用氯丁酰氯对CPS微球进行氯代酰基化反应的效果明显好于氯乙酰氯。     

交联聚苯乙烯微球的表面化学改性及吡啶基卟啉的固载化

以无致癌毒性的1,4-二氯甲氧基丁烷为氯甲基化试剂,先将交联聚苯乙烯(CPS)微球氯甲基化,制得氯甲基化微球CMCPS。 然后使微球CMCPS与4-吡啶甲醛进行季铵化反应,将4-吡啶甲醛键合到CPS微球表面,制得键合吡啶甲醛(PyAL)的改性微球PyAL-CPS。 考察了主要反应条件对季铵化反应的影响,最终确定季铵化反应的优化条件:溶剂CCl4,反应温度60 ℃,最后使改性微球PyAL-CPS、4-吡啶甲醛及吡咯在固-液界面上进行Adler反应,形成固载吡啶基卟啉(PyP)的微球PyP-CPS。 用IR和UV-Vis以及Zn2+配合物生成法表征了微球PyP-CPS的形成及负载量。     

氨基酚型双齿席夫碱配基功能化聚砜的制备及其与Eu(Ⅲ)离子所形成的配合物的光致发光性能

以对氯甲基苯甲醛(CMBA)为试剂,使聚砜(PSF)发生Friedel-Crafts烷基化反应,将苯甲醛(BA)键合在PSF侧链,制得改性聚砜PSF-BA,并考察了主要因素对Friedel-Crafts烷基化反应的影响规律;然后,使PSF-BA的醛基分别与邻氨基苯酚(OAP)及间氨基苯酚(MAP)的氨基发生缩合反应,从而在PSF侧链实现了氨基酚型双齿席夫碱配基的同步合成与键合,获得了2种功能化聚砜PSF-BAOA和PSF-BAMA。采用红外光谱(FT-IR)和核磁氢谱(1 H-NMR)对功能化聚砜的化学结构进行了表征。最后,使大分子配体PSF-BAOA和PSF-BAMA分别与Eu(Ⅲ)离子发生配位反应,制备了光致发光二元高分子-稀土配合物PSF-(BAOA)3-Eu(Ⅲ)与PSF-(BAMA)3-Eu(Ⅲ)。结果表明:溶剂的极性有利于聚砜与CMBA之间的Friedel-Crafts烷基化反应,适宜的溶剂为N,N-二甲基乙酰胺;适宜的温度为70℃。大分子配体PSF-BAOA和PSFBAMA对Eu(Ⅲ)离子的荧光发射均会产生强烈的敏化作用,2种二元高分子-稀土配合物均发射出强烈的Eu(Ⅲ)离子特征荧光。     

芳羧酸功能化聚苯乙烯的制备及其与Tb(Ⅲ)离子配合物荧光发射特性初探

通过氯甲基苯甲酸(CMBA)的Friedel-Crafts 烷基化反应,对聚苯乙烯(PS)进行了功能化改性,将苯甲酸(BA)键合在聚苯乙烯侧链,制得了改性聚苯乙烯(BAPS),采用红外光谱、核磁共振氢谱及紫外吸收光谱等测试技术对其进行了结构表征,考察了影响CMBA与PS之间Friedel-Crafts烷基化反应的主要因素。 结果表明,适宜的反应条件为:70 ℃,以N,N-二甲基乙酰胺为溶剂,SnCl4为催化剂。 使BAPS与Tb(Ⅲ)离子配位,制得高分子-稀土配合物BAPS-Tb(Ⅲ),该配合物不仅发射出Tb3+离子的特征荧光,而且大分子配基BAPS对Tb3+离子的荧光发射显示出很强的敏化作用。     

Immobilization of Transition-metal Hydroxamates on Polystyrene Resins: Effective Biomimetic Heterogeneous Catalysts for Aerobic Oxidation of Ethylbenzene

Salicylhydroxamic acid(SHA) was covalently grafted onto chloromethylated crosslinked polystyrene spheres(CMCPS) by the Friedel-Crafts alkylation reaction. The amount of SHA on CPS was found to be mainly dependent on the amount of Lewis acid(SnCl₄) used and the reaction temperature. Under optimized conditions, the amount of SHA attached to CPS could reach up to 0.43 g/g CPS. Transition metal ions[Co(II), Cu(II), Fe(III) or Mn(II)] were then introduced into the resulting SHA-functionalized microspheres(SHA/CPS) through SHA-metal ion chelation. The obtained microspheres MSHA/CPS were explored as biomimetic catalysts for the aerobic oxidation of ethylbenzene(EB) to ethylbenzene hydroperoxide(EBHP). Among the four supported metal catalysts, FeSHA/CPS showed the highest catalytic activity and good reusability, indicating its great potential as an effective heterogeneous catalyst for the aerobic oxidation of hydrocarbons under mild conditions.     

芳羧酸功能化聚砜的制备及其与Tb(Ⅲ)离子配合物荧光发射特性的初探

以对氯甲基苯甲酸(CMBA)为试剂,通过Friedel-Crafts烷基化反应,将苯甲酸(BA)键合在聚砜(PSF)侧链,制得了改性聚砜BAPSF,并采用FT IR与1H NMR等方法对其结构进行了表征。通过与Tb3+配位,制得了高分子-稀土配合物BAPSF-Tb(Ⅲ),初步考察了该配合物的荧光发射特性。本文重点研究了聚砜的功能化改性反应,考察了主要因素对CMBA与PSF之间Friedel-Crafts烷基化反应的影响,分析了反应机理,优化了反应条件。实验结果表明,CMBA与PSF之间Friedel-Crafts烷基化反应顺利进行的适宜反应条件为:70℃,以N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂,SnCl4为催化剂。配合物BAPSF-Tb(Ⅲ)不仅发射出Tb3+的特征荧光,而且大分子配基BAPSF对Tb3+的荧光发射显示出很强的敏化作用。     

Synthesis of N‐butylphthalimide catalyzed by quaternary phosphonium salt‐type triphase catalysts based on cross‐linked polystyrene microspheres

Chloroacylation reactions of cross‐linked polystyrene (CPS) microspheres were conducted with two kinds of ω‐chloroacyl chlorides, chloroacetyl chloride, and 4‐chlorobutyryl chloride as reagent, respectively, and the chloromethylation reaction of CPS microspheres was also performed using 1,4‐bis (chloromethoxy) butane as reagent, obtaining three kinds of modified CPS microspheres on which the exchangeable chlorine atoms were introduced. Subsequently, the reactions of these modified microspheres with triphenylphosphine were carried out, respectively, and three kinds of quaternary phosphonium salt (QPS)‐type triphase catalysts (TPC) were prepared. These catalysts were used in the N‐alkylation reaction of phthalimide, namely the reaction of phthalimide in water phase with 1‐bromobutane in organic phase, resulting in N‐butylphthalimide. The effects of main reaction conditions on the triphase‐transfer catalysis reaction were examined, and the relationship between the structure and catalytic activity for these TPC was investigated. The experimental results indicate that the prepared QPS‐type TPC are effective for the N‐alkylation reaction of phthalimide carried out between oil phase and water phase. The polarity of the organic solvent and the temperature affect the reaction rate greatly. The result of the reaction in nitrobenzene having the highest polarity among the used several solvents is the best. It will make the reaction to speed up to raise temperature. The chemical structures of the TPC have crucial influences on the catalytic activity of the TPC. The catalyst with a longer spacer arm, which links the catalytic group to the matrix microspheres, has higher activity. The bonding density of QPS group on the polymer microspheres affects the hydrophilic and hydrophobic property of the TPC and, accordingly, affects the catalytic activity greatly. There is a maximum conversion of 1‐bromobutane as the bonding density of QPS group on TPC is 0.94 mmol/g. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. Int J Chem Kinet 43: 677–686, 2011     

Realizing porphyrin‐functionalization of crosslinked polystyrene microspheres via two special polymer reactions

A novel route to make crosslinked polystyrene (CPS) microspheres to be porphyrin‐functionalized via two special polymer reactions, Kornblum reaction and Adler reaction, was designed and founded. The chloromethyl groups of chloromethylated crosslinked polystyrene (CMCPS) microspheres were first oxidized to aldehyde groups by dimethyl sulfoxide as oxidant via Kornblum oxidation reaction, obtaining aldehyde group‐modified microspheres, ALCPS microspheres, in which, a great quantity of benzaldehyde groups suspend from the main chain, and the effects of the main factors including the reaction temperature, the addition of KI as catalyst and the used amount of NaHCO₃ as acid acceptor on the oxidation reaction were examined. Subsequently, the synchronic synthesizing and immobilizing of porphyrins on CPS microspheres were carried out via the Adler reaction between solid and liquid phases, in which, ALCPS microspheres, pyrrole and benzaldehyde or benzaldehyde analog in a solution were used as co‐reactants, resulting in porphyrin‐functionalized microspheres, and the influence of diverse factors including the acidity of the protonic acid catalyst, the substituent structure of benzaldehyde analog, and the polarity of the solvent as well as the swelling property of the solvent for CPS microspheres on the process of synchronously synthesizing and immobilizing porphyrins on CPS microspheres were investigated in depth. The experimental results indicate that via the designed route, the porphyrin‐functionalization of CPS microspheres can successfully be realized. For the Kornblum oxidation reaction, under the optimal reaction conditions, the conversion of chloromethyl groups can reach 90%. For the Adler reaction between solid and liquid phases, the fitting protonic acid catalyst is lactic acid, appropriate solvent is a mixture of dimethyl sulfoxide and xylene, and using 4‐chlorobenzaldehyde as a benzaldehyde analog reactant in the solution is in favor of the porphyrin‐functionalization of CPS microspheres. Under these specific conditions, the immobilized amount of porphyrin can get up to 23.33 mmol/100 g. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

金催化的吲哚与末端炔烃的分子间烷基化反应

尝试了用金(Au)催化吲哚和炔烃的Friedel-Crafts烷基化反应, 具体探讨了金(I)配合物催化吲哚与末端炔烃的烷基化反应的条件, 并制备了一系列尚未见文献报道的双取代β-吲哚烷基化衍生物. 产物的结构经1H NMR, 13C NMR, MS和元素分析确证. 并对其反应机理可能性进行了推测.