环境友好催化剂壳聚糖负载钯催化合成芳基醚

摘要

芳基醚是一类重要的化合物，在农药、医药、香料、染料等工业上有重要的用途。近年来，芳基醚的合成研究越来越受到关注。钯和一些配位体形成配合物可作为合成芳基醚的催化剂，但反应的中间产物多、且产率不高，催化剂不易回收、合成成本高。由于壳聚糖是一种特殊的天然高分子化合物，含有配位基团氨基和羟基，与金属离子具有良好的配位能力。且壳聚糖负载贵金属催化剂稳定性高、腐蚀性小，不溶于普通溶剂，宜于催化剂的分离、回收再利用。因而天然高分子壳聚糖负载钯催化研究和应用受到了广泛的关注。 本论文首先对芳基醚的研究概况、负载型钯催化剂的概况以及壳聚糖负载钯催化剂应用研究进展作了较详细的文献综述。文献调研表明，钯配合物催化合成芳基醚已有相关研究，但用壳聚糖负载钯作为合成芳基醚的催化剂的研究却未见报道。 其次，以壳聚糖、氯化钯为原料，用浸渍法制备了天然的壳聚糖负载钯催化剂；用水杨醛对壳聚糖改性，再负载钯盐制得催化剂和用SiO2做载体制得SiO2负载壳聚糖席夫碱钯催化剂。用红外光谱和原子吸收对催化剂进行了表征，结果表明，壳聚糖和钯发生了配位作用，很好的结合在一起。同时，还探讨了对硝基二苯醚的合成方法。结果表明，合成对硝基二苯醚的合理路线为：以对硝基氯苯和苯酚、氢化钠为原料，甲苯为溶剂，壳聚糖席夫碱钯配合物作催化剂。 第三，研究了壳聚糖负载钯催化剂在合成二苯醚反应中的催化性能。设计了正交实验；考察了原料配比、反应温度、反应时间和催化剂的用量对产物产率的影响。实验结果表明，合成对硝基二苯醚的最佳反应条件是：苯酚和对硝基氯苯的摩尔比为1:1，氢化钠和对硝基氯苯的摩尔比为2:1，甲苯30mL，在氮气保护下，反应温度为65℃，反应时间为9h，催化剂的用量为0.20g。在此条件下，对硝基二苯醚的产率为79.0％。合成对氨基二苯醚的最佳反应条件是：苯酚和对硝基氯苯的摩尔比为1.5:1，氢化钠和对硝基氯苯的摩尔比为2:1，甲苯30mL，在氮气保护下，反应温度为100℃，反应时间为10h，催化剂的用量为0.20g。在此条件下，对氨基二苯醚的产率为78.4％。催化剂在合成二苯醚的反应中也表现了较高的活性，催化剂可通过简单的过滤与产物分离，再用溶剂洗涤后回收再重复使用，重复使用性较好。最后，制备出了二氧化硅负载壳聚糖席夫碱钯配合物催化剂，并探索了其在合成芳基烷基醚反应中的催化性能。通过研究发现，该催化剂的催化活性比较好，在对硝基氯苯与甲醇、氢氧化钠反应合成对硝基苯甲醚中表现出的催化活性最好，反应条件也较温和。 总之，壳聚糖负载钯催化剂是一种制备简单、在芳基醚合成反应中有较高催化活性、易于分离回收和重复使用的催化剂。