相转移催化法实现聚苯乙烯的功能化转变

以对羟基苯甲醛的钠盐为亲核取代试剂,采用相转移催化进行了大分子氯甲基聚苯乙烯的亲核取代反应,将其转变为侧链带有功能性基团醛基的聚苯乙烯;考察了反应条件(如有机溶剂的极性、催化剂种类及用量、有机相与水相之比等)对大分子相转移催化反应的影响,并根据相转移催化反应机理与相关的动力学规律进行了分析.结果表明,通过相转移催化亲核取代反应,可将氯甲基聚苯乙烯大分子链上的氯原子转化,制得侧链带有醛基的聚苯乙烯;溶剂的极性越强,负离子的反应活性也越高;催化剂季铵正离子的亲脂性越强,相转移催化反应的速率越快.当催化剂浓度较低时,四丁基溴化铵比十六烷基溴化铵的催化效果好;当催化剂浓度较高时,十六烷基溴化铵比四丁基溴化铵的催化效果好.另外,有机相与水相之比对相转移催化反应有较大的影响.     

采用相转移催化法制备苯二甲酰亚胺基甲基聚苯乙烯

以邻苯二甲酰亚胺钾盐为亲核取代试剂, 采用相转移催化体系通过Gabriel反应, 将氯甲基聚苯乙烯转变为苯二甲酰亚胺基甲基聚苯乙烯, 考察了各种因素对相转移催化反应的影响规律, 探讨了相转移催化机理. 结果表明, 采用相转移催化体系, 相转移催化剂将邻苯二甲酰亚胺负离子从水相中转移至油相, 与氯甲基聚苯乙烯发生亲核取代, 顺利地将氯甲基聚苯乙烯大分子链上的氯甲基转变成了甲基化的苯二甲酰亚胺基, 成功地实现了高分子的功能化转变. 影响相转移催化反应的主要因素有催化剂种类与用量、溶剂的极性、油相与水相比例及温度等. 当以十六烷基三甲基溴化铵为催化剂且以甲苯为有机相时, 反应效果最佳, 反应温度为50 ℃时, 反应8 h氯甲基的转化率可达到87%.     

季鏻盐型三相相转移催化剂的制备及其化学结构与相转移催化活性的关系

 使用两种 ω-氯代酰氯 (氯乙酰氯与氯丁酰氯) 对交联聚苯乙烯微球 (CPS) 进行 Friedel-Crafts 酰基化反应,使用 1,4-二氯甲氧基丁烷对 CPS 微球进行氯甲基化反应, 分别将可交换的氯引入 CPS 微球表面, 制备了化学改性的 CPS 微球. 然后使用三苯基膦对改性微球进行季鏻化反应, 制备了间隔臂 (spacer arm) 长度不同的三种季鏻 (QP) 盐型三相相转移催化剂 QP-CPS. 考察了主要反应条件对制备过程的影响, 并以氯化苄与乙酸钠合成乙酸苄酯的反应体系作为三相相转移催化的模型体系, 初步考察了 QP-CPS 的相转移催化活性,探索了催化剂结构与相转移催化活性的关系. 结果表明, 季鏻盐的化学稳定性较差,在制备过程中需控制反应时间与温度, 且宜选用极性较高的溶剂. 季鏻盐型三相相转移催化剂 QP-CPS 对乙酸苄酯的合成具有较高的催化活性, 在液-固-液之间可有效地实现反应物种乙酸根的转移. 与季铵盐 (QN) 型三相相转移催化剂 QN-CPS 相比, 季鏻盐型三相相转移催化剂 QP-CPS 具有更高的相转移催化活性. 间隔臂越长, QP-CPS 的相转移催化活性越高, QP-CPS 的亲水和亲油性能对相转移催化活性也有很大的影响.     

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。     

固载化冠醚二苯并-18-冠-6在苯甲酸丁酯合成反应中的相转移催化作用

在交联聚乙烯醇(CPVA)微球表面固载冠醚二苯并-18-冠-6 (DBC), 从而制得三相相转移催化剂DBC-CPVA; 在此基础上, 以苯甲酸钾与溴代正丁烷的酯化反应为模型反应体系, 重点研究固体催化剂DBC-CPVA的相转移催化性能, 考察主要因素对液-固-液三相相转移催化反应的影响. 结果表明, 在本研究体系中, 水相中的苯甲酸钾与有机相中的溴代正丁烷可顺利地发生酯化反应, 这一结果显示出固载于DBC-CPVA表面的DBC与K+离子形成的络合物阳离子, 能有效地将苯甲酸根负离子转移至有机相, 使酯化反应顺利地进行. 有机相的极性越强, 酯化反应的速率越快, 溴代正丁烷的转化率越高; 有机相与水相体积比为1:4时, 酯化反应具有最大的速率, 溴代正丁烷的转化率可达70%. 固体催化剂DBC-CPVA循环使用8次, 催化活性保持稳定.     

合成水杨酸-交联聚苯乙烯螯合树脂的新途径

采用氯甲基化试剂1,4-二氯甲氧基丁烷对交联聚苯乙烯(CPS)微球实施了氯甲基化反应,然后使5-氨基水杨酸(ASA)与氯甲基化交联聚苯乙烯微球表面的苄氯基团发生亲核取代反应,制得了氨基水杨酸-交联聚苯乙烯(ASA-CPS)螯合树脂.考察了主要反应条件对取代反应的影响,初步试验了ASA-CPS对金属离子的螯合性能.结果表明:ASA-CPS对Fe(Ⅲ)离子具有很强的螯合能力,吸附容量达3.77 mmol/g.     

组合化学法筛选聚苯乙烯固载季铵盐相转移催化剂研究(I)

利用组合化学方法合成了一个含有60种不同结构的聚苯乙烯固载季铵盐相转移催化剂的催化剂库,以有外加碱条件下亲核取代反应为探针反应,利用迭代法从中筛选出了活性最高的催化剂,建立了一种快速合成和筛选聚苯乙烯固载季铵盐相转移催化剂的方法。     

采用季鏻盐型三相催化剂制备N-正丁基邻苯二甲酰亚胺

在新型的季鏻盐型三相相转移催化剂作用下,使用邻苯二甲酰亚胺为亲核取代试剂,与溴代正丁烷发生N-烷基化取代反应,生成N-正丁基邻苯二甲酰亚胺.考察了三种间隔臂不同的季鏻盐型三相相转移催化剂(QP-CPS)的催化效果,结果表明,这三种相转移催化剂对N-正丁基邻苯二甲酰亚胺的合成有明显的催化作用,且间隔臂越长的QP-CB-CPS催化活性越强,当催化剂用量为4 mmol,反应温度为90℃,反应12 h时溴代正丁烷的转化率可达到87%.另外,以催化剂QP-CA-CPS为例,考察了各种因素对三相相转移催化反应的影响规律.结果表明,有机溶剂的极性越强,催化剂的活性越高,且有机相与水相的体积比例以及搅拌速度均对相转移催化效果有较大的影响     

相转移催化在高分子化合物合成中的应用

 综述了相转移催化用于高分子化合物合成的主要研究进展．介绍了季铵盐类及冠醚类相转移催化剂在高聚物的亲核取代反应、阴离子开环聚合反应及自由基聚合反应中的应用．重点总结了亲核取代反应中聚苯乙烯类化合物的功能化及化学修饰，包括合成路线、反应机理、温度以及催化剂和溶剂的种类与用量等因素对反应的影响．冠醚类化合物的催化效果略优于季铵盐类化合物，而后者的成本低、毒性小、应用更广泛，其催化的反应应作为今后研究的重点，以期将相转移催化技术尽早用于工业化生产．     

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。     

在交联聚苯乙烯微球表面同步合成与固载吡啶基卟啉及固载化钴卟啉的催化氧化性能

先通过季铵化反应将吡啶甲醛(PyAL)基团键合于交联聚苯乙烯微球(CPS)表面,制得改性微球PyAL-CPS,再通过Adler反应,成功地实现了吡啶基卟啉(PyP)在CPS微球表面的同步合成与同载,制得功能微球PyP-CPS,它再与碘甲烷发生季铵化反应制成N-甲基吡啶基卟啉(MPyP)季铵盐,从而制得固载有阳离子卟啉的...     

分散聚合与水热处理相结合制备单分散聚苯乙烯微球的研究

将分散聚合与水热处理相结合,以聚乙烯醇为稳定剂,以乙醇和水为分散介质,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯为交联剂,一步法成功制备得到不同粒径的单分散交联聚苯乙烯微球.以乙醇/水的比例为50/50的反应体系为基础,研究了聚乙烯醇类型和含量,有机相含量,引发剂浓度,以及水热釜填充量等对所制备的微球形貌的影响,发现聚乙烯醇类稳定剂的分子量的降低和含量的增多倾向于生成黏连的微球;在有交联剂的条件下,不含稳定剂的体系仍能够得到单分散的交联PS微球;有机相含量的增加会导致微球呈现多分散性;而体系中引发剂的含量和反应液在水热釜中的填充量对微球的形貌影响不大.进一步针对水热法的特点分析探讨了一步法成功制备单分散的交联聚苯乙烯微球的原因及其机理.     

Uniform chitosan hollow microspheres prepared with the sulfonated polystyrene particles templates

Biodegradable chitosan hollow microspheres have been fabricated by employing uniform sulfonated polystyrene (PS) particles as templates. The chitosan was adsorbed onto the surface of the sulfonated polystyrene templates through the electrostatic interaction between the sulfonic acid groups on the templates and the amino groups on the chitosan. Subsequently, the adsorbed chitosan was crosslinked by adding glutaraldehyde. After the removal of the sulfonated polystyrene core, chitosan hollow microspheres were obtained. The longer the sulfonation time used, the smaller the size of the hollow particles and the thicker the chitosan wall obtained. Fourier transform infrared spectrometry was used to characterize the component of the microspheres. The morphologies of the PS templates and the chitosan microspheres were observed by transmission electron microscopy and scanning electron microscopy. The controlled release behavior of the chitosan hollow microspheres was also primarily investigated.     

Preparation and characterization of core-shell polystyrene/polychloromethylstyrene and hollow polychloromethylstyrene micrometer-sized particles of narrow-size distribution

Polystyrene core microspheres of narrow-size distribution were prepared by dispersion polymerization of styrene in a mixture of ethanol and 2-methoxy ethanol. Polystyrene/polychloromethylstyrene and polystyrene/poly(chloromethylstyrene-divinylbenzene) core-shell microspheres of narrow-size distribution were prepared by seeded emulsion polymerization of chloromethylstyrene or chloromethylstyrene and divinylbenzene in the presence of the polystyrene core microspheres at 71 °C. Core-shell particles with different properties (size, surface morphology, and composition) have been prepared by changing various parameters belonging to the emulsion polymerization process, e.g., volume of the chloromethylstyrene and the volume ratio of chloromethylstyrene to divinylbenzene. Dissolution of the polystyrene core of the polystyrene/poly(chloromethylstyrene-divinylbenzene) core-shell particles resulted in the formation of crosslinked hollow polychloromethylstyrene microspheres, broken crosslinked polychloromethylstyrene shells, or particles containing voids, depending on the composition of the polystyrene/poly(chloromethylstyrene-divinylbenzene) particles.     

单分散交联聚苯乙烯微球HPLC固定相的合成

用分散聚合物合成了单分散聚苯乙烯微球种子，然后用种子聚合法合成了交联的聚苯乙烯向球，其粒径范围可控制在２μｍ～４μｍ，考察了反应条件对微球粒径和粒径分布的影响，确定了最佳合成条件，初步考察了交联微球的ＨＰＬＣ性能。     

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.     

两步后交联法制备氯甲基化聚苯乙烯交联微球

以平均粒径为40μm的非交联氯甲基化聚苯乙烯(CMPS)微球为出发物料,采用水解-轻度交联与重度交联两步骤的后交联方法,制备了氯甲基化聚苯乙烯交联微球.用红外光谱表征了交联前后微球化学结构的变化,使用扫描电镜观察了交联微球的形貌,重,点考察了各种交联条件对微球交联度的影响规律,分析了交联反应机理.结果表明:先将非交联氯甲基化聚苯乙烯微球部分水解并轻度交联,然后使CMPS微球在良溶剂中溶胀,使用Friedel-Crafts催化剂,再度进行交联反应,可顺利地制得氯甲基化聚苯乙烯(CCMPS)交联微球;控制交联反应的条件,如反应温度、反应时间、溶剂性质、催化剂种类与用量等,可获得交联度不同的微球,其球形度依然保持良好.     

二乙烯苯交联聚(2-羟乙基硫甲基苯乙烯)树脂的相转移催化合成

 研究了固-液-液体系中相转移催化的交联氯甲基化聚苯乙烯与2-巯基乙醇的反应,合成了一种含有硫和氧的新型螯合树脂二乙烯苯交联聚(2-羟乙基硫甲基苯乙烯)(PSME). 用FT-IR监测手段,研究了反应时间、反应温度、相转移催化剂、溶剂极性以及反应物摩尔比对转化率的影响. 结果表明,当温度为298 K,2-巯基乙醇与氯甲基化聚苯乙烯的摩尔比为6,十四烷基三甲基溴化铵为相转移催化剂时,在苯/NaOH水溶液中氯的转化率可达到91.2%. 用FT-IR,XPS,EDX,SEM和元素分析法对树脂的结构进行了表征,引入功能基之后,树脂的孔隙明显增大.     

交联剂加入方式对聚苯乙烯微球形貌和分散性能的影响

以醇水混合液为分散介质,偶氮二异丁腈为引发剂,聚乙烯吡咯烷酮为稳定剂,二乙烯基苯为交联剂,采用分散聚合法一步制备了粒径约为1μm的单分散交联聚苯乙烯微球;采用扫描电镜和激光粒度仪等分析微球表面形貌及粒径分布,研究了滴加交联剂开始时间、交联剂浓度、引发剂浓度等对微球形貌和分散性能的影响.结果表明,在实验进行4h时加入交联剂,且交联剂滴加持续时间为2h的条件下,可制得平均粒径为1μm左右的交联聚苯乙烯微球,其具有较好的单分散性和球形度,且表面光滑.