钯催化剂的催化性能研究
应用于典型丙烯酸丁酯与芳基碘系物的 Heck 反应的壳聚糖/黏土微球负载的钯催化剂是一种高活性,大尺寸的钯催化剂,由于其具有的高活性而成为了现阶段研究典型 Heck 偶联反应的重要催化剂,相关的制备方法影响着反应的效率,改进催化剂的性能成为反应的关键。
运用壳聚糖(CS),G105-无机蒙脱土,氯化钯,卤代芳烃,丙烯酸丁酯,醋酸钾运用冷冻干燥法制备了壳聚糖 /粘土多孔微球负载钯催化剂,实验所用试剂均为分析纯。经过TEM,XRD,TG分析,所制备的催化剂微球表面孔的开放性
和孔隙率明显降低,形成了一层薄的结皮层,微球内部仍然具有较高的孔隙率。
与此同时,蒙脱土在壳聚糖基体中有较为良好的分散,没有大的团聚颗粒的出现。说明壳聚糖与蒙脱土之间有较好的界面粘结力。壳聚糖分子链已经插入到蒙脱土的片层间,形成了良好的插层结构。在材料制备过程中,壳聚糖分子链上大量氨基在酸性条件下发生质子化,可以与阳离子型蒙脱土的 Na+发生离子交换而有效插入到蒙脱土的层间,插层结构的形成有助于 CS 基体与 MMT 分散相之间相互作用并提升界面粘结力。微球经蒙脱土改性后有更高的热稳定性,壳聚糖基体与蒙脱土间形成的插层结构有助于提高体系整体的耐热性,这对提升高温条件下催化材料在有机反应中连续使用的稳定性是有利的。
新型蒙脱土改性壳聚糖多孔微球催化剂对 Heck 偶联反应的催化活性,反应是以卤代苯和丙烯酸丁酯为原料,在 30 颗微球催化剂、醋酸钾、DMSO + 乙二醇为溶剂。以碘苯和丙烯酸丁酯偶联反应为例,催化剂表现出较好的活性,在
110 ℃ 反应 4 h,产率 > 90% 。催化剂对于大多数碘代芳烃反应的催化活性很高,它们与丙烯酸丁酯的偶联反应都可以获得较好的结果,产物均为反式肉桂酸酯,而且电子效应和位阻效应对碘代芳烃与丙烯酸丁酯的偶联反应影响不是十分明显。
以天然高分子壳聚糖作为过渡金属钯的载体,无机物蒙脱土为改性剂,利用冷冻干燥法制备得到了具有多孔结构的壳聚糖/粘土多孔微球负载钯催化剂。各种性能表征结果表明,壳聚糖基体与蒙脱土形成良好的界面相互作用,壳聚糖分子链有效地插入到蒙脱土的层间,插层结构的形成使改性后的壳聚糖/粘土多孔微球负载钯催化剂有更 好 的 热 稳 定 性 和 机 械 稳 定 性。应 用 于Heck 偶联反应中的催化性能分析结果表明,多孔催化剂催化活性高、稳定性好,有较高的绿色性。