固體酸催化劑的設(shè)計合成及應(yīng)用于水介質(zhì)清潔有機合成的研究.pdf

1、酸催化過程在大宗化學(xué)品、精細化學(xué)品和藥物中間體生產(chǎn)中占有重要的地位。均相酸催化劑普遍存在污染嚴重、設(shè)備腐蝕以及產(chǎn)物分離難等缺陷，對人類環(huán)境造成極大的負面影響。固體酸催化劑由于易于分離回收，可重復(fù)利用和環(huán)境友好的特點已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于眾多化學(xué)合成。此外，利用無毒無害的水作為清潔溶劑代替有毒、易燃、易揮發(fā)的有機溶劑也是近年來的研究熱點。然后，水極易使固體催化劑的活性中心中毒或分解而失活。因此，設(shè)計合成耐水性高效固體酸催化劑對于發(fā)展綠色化學(xué)過程

2、具有重要的意義。本文制備了一系列成本低廉和簡單易得的石墨烯氧化物或介孔酚醛樹脂基酸催化劑，應(yīng)用于水介質(zhì)中果糖轉(zhuǎn)化和甲醛高值化反應(yīng)，取得了良好效果。具體研究內(nèi)容如下：
　?。?）通過Hummers法制得單層或幾層的氧化石墨烯，利用其存在的大量羧酸基團催化果糖轉(zhuǎn)化至高附加值5-羥甲基糠醛。結(jié)果顯示，在水/仲丁基苯酚兩相體系中，氧化石墨烯催化劑可在兩小時內(nèi)獲得74％的5-羥甲基糠醛得率?？刂茖嶒炞C明其良好的活性可歸因于減少的空間位阻。此

3、外，氧化石墨烯還可重復(fù)使用多次，具有一定的穩(wěn)定性。
　?。?）采用溶劑揮發(fā)自組裝法合成有序介孔酚醛樹脂，采用氯磺酸處理可一步轉(zhuǎn)化骨架中的苯基至苯磺酸基團，獲得苯磺酸功能化介孔酚醛樹脂。該材料依然保持大比表面積，有序孔徑和高孔體積。選用價格低廉和來源廣泛的一碳分子甲醛參與的Prins反應(yīng)作為探針，結(jié)果表明，在純水介質(zhì)中，磺酸功能化介孔酚醛樹脂可高選擇性催化制得1,3-二氧六環(huán)衍生物。吸附實驗顯示該材料可有效吸附親水性甲醛和疏水性烯烴

4、，有效克服了傳質(zhì)限制，從而獲得優(yōu)異的催化活性。同時，該催化劑可重復(fù)使用多次沒有明顯失活，這是由于苯磺酸基團存在于介孔載體骨架中，可抑制活性位點脫落。
　?。?）利用上一章節(jié)制得的苯磺酸功能化介孔酚醛樹脂通過離子交換獲得苯磺酸鈉功能化介孔酚醛樹脂，與三氟甲基磺酸鐿絡(luò)合，制得介孔鐿路易斯酸催化劑。絡(luò)合三氟甲基磺酸鐿后的催化劑仍然具有良好的有序性和較大的比表面積。該催化劑應(yīng)用于甲醛和烯烴參與的Prins反應(yīng)，顯示出與質(zhì)子酸不同的催化模式