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第二章--反应型功能高分子材料
再生性,所以将某些贵重的催化剂和反应试剂高分子 化后使用,可以回收、再用这些贵重的催化剂和反应试 剂。同时,还可以降低成本、减少环境污染等。
3、可以提高试剂的稳定性和安全性 如,小分子过氧酸经高分子化后稳定性大大增加。
因为分子量增加后,挥发性的减小,所以也在一定程 度上减小易燃易爆试剂的安全性。
4、提高试剂的选择性(通过高分子效应) 利用高Leabharlann 子载体的空间立体效应,可以实现立体
选择合成,即可以实现所谓的模板反应。
5、可以提供在均相反应条件下难以达到的反应环境
(通过高分子效应)
如,将某些反应活性中心结构有一定间隔地连接 在刚性高分子骨架上,使其相互之间难于接触,可以 实现所谓“无限稀释”条件。从而避免反应试剂的 “自反应”现象,减少了副反应的发生。
另外,将反应活性中心置于高分子骨架上特定官 能团附近,利用其产生的邻位协同效应,可以加快反 应速度、提高产物收率和反应的选择性。
(1)、二卤化磷型
(2)、N-卤代酰亚胺型 经常用于溴元素的取代或加成反应中。同时,
也用于对不饱和烃的加成反应。
Br +
ONO
Br
Br
(3)、三价碘型 主要用于氟代和氯代反应。因为在卤代反应中氯
代和氟代反应是比较困难的,而且不容易控制,选择 性也较低。采用三价碘高分子卤代试剂可以在一定程 度上克服上述困难。也用于上述两种元素的加成反应。
6、缺点 ①、增加试剂成本 ②、降低反应速度
三、反应型高分子材料的种类和分类 1、高分子化学反应试剂
高分子氧化还原试剂、高分子磷试剂、高分子 卤代试剂、高分子烷基化试剂、高分子酰基化试剂 等。 2、高分子化学反应催化剂
酸碱催化用的离子交换树脂、聚合物氢化和脱 碳基催化剂、聚合物相转移催化剂、混合物过渡金 属络合物催化剂等。
第二节 高分子化学反应试剂
一、高分子氧化还原试剂 由高分子氧化还原试剂、高分子氧化试剂、高
分子还原试剂组成。
1、高分子氧化还原试剂 常见的有5种类型:
(1)、制备方法 如,硫醇型高分子化学反应试剂的制备方法:
(2)、应用 应用非常广泛。例如,醌型高分子化学反应试剂: 在不同条件下可以使不同有机化合物氧化脱氢(氧化
化,使具有催化活性的化学结构与高分子骨架相结 合,得到的具有催化活性的高分子材料。
其催化反应一般为多相催化反应。
二、反应型功能高分子材料的特点 1、简化操作过程
因为在反应体系中仅能溶胀,而不能溶解。因 此,在化学反应完成之后,可以借助简单的过滤等分 离方法,与小分子原料和产物相互分离。
2、有利于贵重试剂和催化剂的回收和再生 因为高分子反应试剂和催化剂具有可回收性和可
①、用于有机合成中的活泼官能团的保护。
(如,在硫醇型高分子化学反应试剂的制备方法中的方法二)(P11)
②、用于肽的合成。这是在药物合成方面极其 重要的反应步骤。
③、化合物中的极性基团通过酯化反应,可以 改变极性,增加其脂溶性和挥发性。因此常用于天 然产物中有效成分的分离、提取过程中。
四、高分子烷基化试剂 主要包括高分子金属有机试剂、高分子金属络
3、高分子还原试剂 高分子还原试剂的制备方法及应用特点,与高
分子氧化试剂类似。 如,聚苯乙烯磺酰肼高分子还原试剂:
高分子磺酰肼反应试剂主要用于对碳-碳双键 的加氢反应。在加氢反应过程中,对同为不饱和双 键的羰基没有影响,是一种选择型还原剂。
二、高分子卤代试剂 目前常见高分子卤代试剂主要有:二卤化磷型、
N-卤代酰亚胺型、三价碘型等三种类型。如:
①、三苯基二氯化磷聚合物 高分子卤代试剂(NBS)
②、N-溴代酰亚胺
③、氟代三价碘型高分子卤代试剂;
④、氯代三价碘型高分子卤代试剂
应用及特点:
(1)、二卤化磷型 主要用于从羧酸制取酰氯(用于酯化反应)和
将醇转化为氯代烃(用于由高级醇制备胺)。其优 点是反应条件温和,收率较高,试剂回收后经再生 可以反复使用。
第二章 反应型功能高分子材料 第一节 概述
一、与高分子试剂和高分子催化剂相关的一些概念 反应型功能高分子材料: 1、高分子化学反应试剂
小分子反应试剂经过高分子化,或者在某些聚合 物骨架上引入反应活性基团,得到的具有化学试剂功 能的高分子化合物。其化学反应一般为多相化学反应。
2、高分子化学反应催化剂 通过聚合、接枝等方法将小分子催化剂高分子
五、高分子亲核反应试剂 高分子亲核反应试剂是,以(阴)离子交换树脂为
三、高分子酰基化反应试剂 目前应用较多的高分子酰基化试剂有高分子活
性酯和高分子酸酐。
1、高分子酰基化反应试剂的合成方法 ①、从单体合成开始的功能小分子聚合法; ②、利用接枝反应,使高分子功能化的方法。
(1)、高分子活性酯 如,间硝基对酯基聚苯乙烯: ①、
②、
(2)、高分子酸酐
②、 ①、
COCl2 CH2OH
RCOOH CH2OCOCl
CH2OCOCR OO
COOH
COCl COCl
C6H5COOH
COOH
COCl
CH2OCOCR OO
2、高分子酰基化反应试剂的应用 酰基化反应是主要指对有机化合物中氨基、羧
基和羟基的酰化反应,分别生成酰胺、酸酐和酯类 化合物。
这一类反应常常是可逆的,为了使反应进行得 完全,往往要求加入的试剂过量,但是随之造成小 分子反应试剂和反应产物分离困难。而经过高分子 酰基化试剂由于其在反应体系中的难溶性,具有明 显的优势。
剂-醌转化为氢醌)。如,生成不饱和键。
硫醇型高分子化学反应试剂: (还原剂-失氢)
2、高分子氧化试剂 常用的高分子氧化反应试剂有,高分子过氧酸
试剂和高分子硒试剂。 (1)、制备方法
如,高分子过氧酸试剂的制备方法:
如,高分子硒试剂:
(2)、应用 高分子氧化试剂是在保持低分子氧化试剂活性
的前提下,通过高分子化提高分子量,减低了试剂 的挥发性和敏感度,增加了物理和化学稳定性。
合物和有叠氮结构的高分子烷基化试剂。 1、高分子烷基化试剂的合成方法
同样,有两种制备路线。(略) 2、高分子烷基化试剂的应用
主要用于碳-碳键的形成,以增长碳骨架。在 反应中高分子烷基化试剂提供含有单碳原子的基 团,如甲基或氰基等。
如,硫甲基锂型高分子烷基化试剂,可用以增 长碘化物中的碳链长度。 (高分子金属有机试剂)