环糊精为纳米反应器及在水中催化反应性能的研究

摘要

水作为自然界最丰富的资源，由于其价格低廉、无毒，因而使用水来取代传统挥发性有机溶剂己成为绿色化学的重要研究方向。β-环糊精超分子由于具有“内腔疏水，外壁亲水”独特的性质，因此开发以β-环糊精作催化剂、水作为反应介质的化学反应具有很高的应用价值。 本论文重点研究了以β-环糊精作催化剂、水作为反应介质的系列化学反应，首先研究了β－环糊精与醇醛化合物的相互作用，并在此基础上，研究了β－环糊精催化的系列水相反应体系，并对所研究的反应体系进行了相关的反应机理研究。 在β－环糊精与醇醛化合物相互作用的研究中，主要研究了该水相反应体系中β－环糊精与有机物分子的包结作用，研究结果表明β－环糊精易与有机物分子形成包结物。 在β－环糊精催化的系列水相反应体系研究中，首先研究了β-环糊精作为催化剂在水相中选择性地催化氧化硫醚化合物制备亚砜或砜的反应，发现β-环糊精对该反应有良好的催化效果和区域选择性；其次研究了在水相中，β-环糊精催化烯烃的环氧化反应，发现当底物为双烯时，β-环糊精表现出好的选择性；最后研究了β-环糊精催化环己酮肟水解生成环己酮的反应，发现β-环糊精的量对反应结果有较大的影响。在上述β-环糊精催化的水相反应体系中，β-环糊精可以回收再利用，通过研究，发现丙酮是回收β-环糊精的最好溶剂。 另外，本论文研究了以水作为反应介质，在室温下进行的胺的乙酰化反应。该反应无需加入β-环糊精催化剂以及有机溶剂，研究结果表明此反应速率快，收率好。同时对该反应的机理进行了研究，通过量子化学计算方法计算了分子轨道和氢键之间相互作用的能量，从而证明了水在反应体系中所起的促进作用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2水为溶剂有机反应的研究进展

1.2.1加成反应

1.2.2取代反应

1.2.3在水相中的Lewis酸催化反应

1.2.4在水相中的有机金属类反应

1.2.5在水相中的自由基反应

1.2.6聚合反应

1.3环糊精化学

1.3.1环糊精的结构与性质

1.3.2环糊精在有机化学反应中的应用

1.4本课题的研究目的及意义

1.5本课题的研究内容

第二章水溶液体系中β-环糊精与醇醛化合物分子相互作用的基础研究

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1 β-环糊精水溶液体系中有机物的分离和快速定量

2.2.2 β-环糊精水溶液体系中有机物的分离萃取

2.2.3包结常数的测定

2.2.4 β-环糊精的溶解回收实验

2.3结果与讨论

2.3.1 β-环糊精反应水溶液体系中反应进程的快速定量

2.3.2 β-环糊精反应水溶液体系中温度对于快速检测结果的影响

2.3.3 β-环糊精水溶液体系中不同有机物的分离萃取

2.3.4紫外光谱分析

2.3.5反应水溶液体系中回收β-环糊精

2.4本章小结

第三章β-环糊精水溶液体系中硫醚制亚砜和砜的研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1苯甲硫醚的氧化反应

3.2.2苯甲硫醚的放大反应

3.2.3 β-环糊精与苯甲砜包结物的制备

3.2.4 1H NMR表征

3.2.5 FT-IR表征

3.3结果与讨论

3.3.1温度对反应的影响

3.3.2氧化剂过氧化氢量的影响

3.3.3 β-环糊精量的影响

3.3.4苯甲硫醚的放大反应研究

3.3.5其它硫醚的催化氧化反应结果

3.3.6 β-环糊精在硫醚氧化体系中的回收和利用

3.3.7 亚砜到砜的反应

3.3.8在β-环糊精存在下苯甲硫醚氧化反应的反应机理推测

3.4本章小结

第四章β-环糊精水溶液体系中烯烃的环氧化反应

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1苯乙烯的环氧化反应

4.2.2 β-环糊精的回收再利用实验

4.3结果与讨论

4.3.1反应条件的影响

4.3.2 β-环糊精对其它烯烃的环氧化反应能力

4.3.2 β-环糊精的回收和利用

4.3.3反应机理的推测

4.4本章小结

第五章β-环糊精水溶液体系中环己酮肟水解生成环己酮的反应研究

5.1引言

5.2实验部分

5.3结果与讨论

5.3.1温度对反应的影响

5.3.2反应收率随时间的变化

5.3.3环糊精的量对反应的影响

5.3.4盐酸的量对反应的影响

5.3.5不同的酸对反应的影响

5.3.6溶剂对反应的影响

5.3.7反应机理的推测

5.4本章小结

第六章水中温和条件下胺的乙酰化研究

6.1引言

6.2实验部分

6.2.1胺的乙酰化反应

6.2.2苯胺乙酰化的放大反应

6.2.3分子轨道参数的计算

6.3结果与讨论

6.3.1用乙酸酐进行不同胺的乙酰化反应

6.3.2苯胺乙酰化的放大反应

6.3.3对硝基苯胺乙酰化反应不能进行的原因探讨

6.3.4水在反应中所起的促进作用探讨

6.3.5反应机理的推测

6.4本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢

评定意见