傅克烷基化反应在超高交联聚合物中的应用
傅克反应与聚芳醚-砜-酮

傅-克反应,又称傅列德尔-克拉夫茨反应(Friedel –Crafts reaction ),由法国化学家查尔斯•傅列德尔与美国化学家詹姆斯•克拉夫茨于1877年,共同发现,是一类针对芳香族的亲电取代反应。
根据取代物的不同,该反应主要分为傅列德尔-克拉夫茨烷基化反应和傅列德尔-克拉夫茨酰基化反应。
由于傅-克反应是实现碳碳成键的最有效方式之一,并且是制备各种芳基酮, 杂环芳烃酮等的重要手段, 所以它在医药、农药、染料、香料等工业生产中具有非常广泛的应用。
在聚合物合成上与之相关的是一类高性能工程材料,聚(醚)砜和聚(醚)酮。
1962年,Dupont 公司的Bonner ,首次采用傅克反应合成了聚醚酮酮(PEKK )。
傅克反应机理如下所示:S O OCl CO ClO O AlCl 4+CO AlCl 3O -HS O O聚(醚)砜和聚(醚)酮类聚合物按傅克亲电取代路线合成时,由于所用单体大多来源方便、价格低廉,而且合成反应容易控制,不需要高温和真空条件,反应条件温和,因此聚合物大多成本低,容易得到推广应用。
一般反应条件为在无水AlCl 3和N ,N-二甲基甲酰胺(DMF )存在下,于1,2-二氯乙烷(DCE )中进行低温(冰水浴)共缩聚反应。
然而,聚合过程中被带正电荷的亲电试剂进攻的苯环上的5个氢具有相等的活性,尽管由于空间位阻的作用对位的氢最易于脱去,然而其他的氢仍有可能被亲电试剂进攻,这样就必然得到有一定程度支化和交联的聚合物。
支化、交联反应一般会降低树脂的性能,导致高温流动性差,冲击强度低,脆性大,后加工困难等。
在支化、交联严重时,将得不到具有使用价值的反应产物。
名称结构式醚/酮Tg Tm PEEEK 3/1 129 342 PEEK 2/1 145 335 PEEKEK 3/2 148 345 PEK 1/1 152 365 PEEKK 1/1 150 365 PEKK 1/2 165 388 PEKEKK 1/3 160 384羰基较之醚键更不易旋转,当羰基含量增加使得聚合物的链段运动受阻程度增加,因此,在可加工允许的温度范围内增加羰基含量,可以提高聚合物的使用温度。
叔丁基和苯的傅克烷基化_解释说明

叔丁基和苯的傅克烷基化解释说明1. 引言1.1 概述叔丁基和苯的傅克烷基化是有机化学领域中的一项重要反应,该反应可以在合成有机化合物的过程中产生新的碳-碳键。
在这个反应过程中,叔丁基作为烷基化试剂与苯发生反应,生成相应取代的产物。
1.2 文章结构本文将分为五个主要部分进行讨论和说明。
第一部分是引言部分,对叔丁基和苯的傅克烷基化进行概述,并解释文章主要内容的组织结构。
第二部分将详细介绍叔丁基化反应,包括定义与原理、反应条件和催化剂选择以及该反应的应用领域。
第三部分将探讨苯的烷基化反应,包括其机理、条件选择和催化剂选择以及影响因素及其应用场景。
第四部分将详细解释叔丁基和苯的傅克烷基化反应机制,并介绍相关实验方法,并进行实验结果的分析与讨论。
最后一部分为结论部分,总结文章要点和观点陈述,展望未来研究,并给出结束语。
1.3 目的本文的目的是对叔丁基和苯的傅克烷基化反应进行详细的解释和说明。
通过阐述叔丁基化反应和苯的烷基化反应,以及解释傅克烷基化反应机制与实验方法,旨在增进读者对这些反应的了解,并为有机合成领域提供一定的参考和指导。
此外,在总结文章要点和观点陈述后,展望未来研究方向,为相关领域的深入研究提供一定的启示和建议。
2. 叔丁基化反应2.1 叔丁基化的定义与原理叔丁基化是一种重要的有机合成反应,它通过在分子中引入叔丁基基团(t-Bu)来改变原有分子的性质。
在叔丁醇存在下,通常使用卤代烷和亲核试剂(如碱金属或碱土金属盐)进行叔丁基化反应。
该反应涉及一个亲电和一个亲核体系的加成和消除过程。
叔丁基化反应的原理是利用卤代烷中的卤素离去基团被亲核试剂取代,生成新的碳氢键。
在这个过程中,生成了一个碳-碳形式连接,将叔丁基进一步添加到目标分子上。
2.2 叔丁基化反应条件和催化剂选择叔丁基化反应需要适当的反应条件和催化剂选择。
对于卤代烷衍生物作为起始物质,需要加入适量的亲核试剂(如氨)以促进反应进行。
此外,在反应体系中添加适当的溶剂以控制温度和促进溶解也是很重要的。
形貌可控有机多孔聚合物:合成、功能化和应用
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㊀第40卷㊀第9期2021年9月中国材料进展MATERIALS CHINAVol.40㊀No.9Sep.2021收稿日期:2021-05-29㊀㊀修回日期:2021-08-05基金项目:国家自然科学基金资助项目(21574042,51273066)第一作者:张㊀慧,女,1990年生,讲师,Email:huizhang@通讯作者:黄㊀琨,男,1975年生,教授,博士生导师,Email:khuang@DOI :10.7502/j.issn.1674-3962.202105035形貌可控有机多孔聚合物:合成㊁功能化和应用张㊀慧1,张㊀丽2,余海涛2,黄㊀琨2(1.上海海洋大学海洋生态与环境学院,上海201306)(2.华东师范大学化学与分子工程学院,上海200241)摘㊀要:有机多孔聚合物具有高的比表面积㊁优异的化学稳定性和丰富的构建方法,在吸附㊁分离和多相催化等多个领域具有广阔的应用前景㊂材料的结构㊁形貌在很大程度上决定了材料性能㊂为拓展有机多孔聚合物在更多领域的应用,形貌可控的有机多孔聚合物逐渐成为新的研究方向㊂通过合理的结构设计和采用不同的化学修饰方法,可获得具有不同形貌与性能的有机多孔聚合物,它们在不同方面展现出较好的应用潜力㊂针对形貌可控有机多孔聚合物的国内外研究现状,综述了形貌可控有机多孔聚合物的合成策略㊁功能化方法和应用领域,并对其今后的发展趋势做出了展望㊂关键词:形貌可控;有机多孔聚合物;材料合成;功能化;应用领域中图分类号:TB383.4;TQ317㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:1674-3962(2021)09-0697-15Morphologically Controllable Organic Porous Polymers :Synthesis ,Functionalization and ApplicationZHANG Hui 1,ZHANG Li 2,YU Haitao 2,HUANG Kun 2(1.College of Marine Ecology and Environment,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China)(2.School of Chemistry and Molecular Engineering,East China Normal University,Shanghai 200241,China)Abstract :Based on the high surface area,excellent chemical stability and various preparation methods,organic porouspolymers have broad application prospects in many fields including adsorption,separation and heterogeneous catalysis.The structure and morphology of the materials determine material properties to a great degree.To expand the application of organ-ic porous polymers in more fields,organic porous polymers with controllable morphology have gradually become a new re-search anic porous polymers with different morphologies and properties can be obtained with reasonable struc-tural design and various chemical modification methods,which shows good application potential in different aspects.In this paper,the synthesis strategy,functionalization methods and application of morphologically controllable organic porous poly-mers are reviewed based on the research situation at home and abroad,and the future development trends are also put for-ward.Key words :controllable morphology;organic porous polymers;material synthesis;functionalization;application area1㊀有机多孔聚合物概述近年来,一类由C,H,O,N 和B 等轻质元素组成的新型多孔材料 有机多孔聚合物(porous organic poly-mers,POPs)成为多孔材料领域的研究前沿[1]㊂与传统的无机多孔材料和金属-有机骨架材料相比,有机多孔聚合物除了具有多孔材料的高比表面积和可调控的孔结构特性,更重要的是有机合成方法的多样性为有机分子前驱体与分子网络的构建提供了丰富的合成路径和构建方式㊂例如碳-碳偶联反应㊁点击化学和氧化聚合等合成方法被成功地用于制备有机多孔聚合物㊂同时,也可以通过目的性地引入功能化的有机分子前驱体使最终的材料具有相应的性质,通过调节前驱体的结构来调控材料的孔性质㊂其次,一些有机多孔聚合物可以溶解于溶剂中,并在溶剂条件下处理加工而不破坏孔结构,可以利用聚合物材料易加工的特点,把有机多孔聚合物制成薄膜[2,3],这将大大增强其应用范围,这是一些无机多孔博看网 . All Rights Reserved.中国材料进展第40卷材料所不具备的特性㊂在大多数情况下,与通过非共价键连接成的分子网络结构较为脆弱相比,有机多孔聚合物都是通过共价键连接,在材料微孔性质得到保持的同时,分子网络结构更加稳固㊂近年来,有机多孔材料已经被应用于气体存储㊁多相催化和有机光电等领域[4-7],并且有望在许多方面取代传统的无机多孔材料,从而引起了人们广泛的研究兴趣㊂2㊀形貌可控有机多孔聚合物研究现状有机多孔聚合物按照其结构特点可以分为以下4种类型:超交联聚合物(HCPs)[8]㊁共价有机框架(COFs)[9]㊁自具微孔聚合物(PIMs)[10]和共轭微孔聚合物(CMPs)[11]㊂随着对有机多孔聚合物材料研究的深入,各种新单体㊁新方法制备的新型材料不断出现,为了拓展其应用,人们关注的重点也转移到材料的功能化研究上来,应用的范围也从传统的吸附㊁分离和催化延伸到有机光电㊁储能和传感等新兴领域㊂但是,现有的一些策略制备的功能化有机多孔聚合物多为粉末固体,且形貌不可控㊂众所周知,材料的微㊁纳形貌是影响材料性能的一个重要因素㊂华中科技大学谭必恩课题组通过一种简单的乳液聚合将聚苯乙烯壳层包裹在二氧化硅纳米颗粒上,随后通过超交联反应并刻蚀二氧化硅核,得到了具有高比表面积的有机微孔聚合物空心微囊㊂相比于实心的超交联纳米颗粒,这种具有独特孔结构的中空微囊空腔可以作为储存药物的载体,从而大大提高纳米颗粒对于布洛芬的吸附量,并能通过孔径调节达到对药物控制释放的效果[12]㊂韩国成均馆大学Son课题组则通过Sonogashira偶联反应制备得到了有机微孔聚合物纳米球和纳米管,并分别以它们为模板合成出Co3O4空心纳米球和Fe2O3纳米管,这些具有特殊形貌的无机纳米材料在催化和电化学方面展现出优异的性能[13,14]㊂现有的研究工作表明,有机多孔聚合物的微观形貌不仅可以对其性质产生重要的影响,而且也可以作为模板制备不同形貌的无机纳米材料㊂本文将从合成方法㊁功能化及应用等方面对形貌可控的有机多孔聚合物进行概述㊂2.1㊀形貌可控有机多孔聚合物合成方法目前,国内和国际上对形貌可控有机多孔聚合物的制备方法有诸多报道,主要集中在硬模板法㊁单体直接合成法㊁单分子软模板法和自组装法㊂2.1.1㊀硬模板法硬模板法是指以某一类物质作为空间填充物,除去该物质后可得到相应孔结构的合成方法,是目前制备具有特定形貌的有机多孔聚合物最常用且成熟的方法之一㊂通过硬模板法,可以较好地控制有机多孔聚合物的微观形貌,并且可大批量制备结构完整㊁稳定性好的有机多孔聚合物㊂目前,被开发出的模板剂包括SiO2纳米粒子㊁介孔SiO2㊁沸石及交联聚合物等,模板去除后均可得到有序的孔状结构㊂Asher等[15]以单分散SiO2颗粒为硬模板,通过分散聚合在外层包覆聚合物,后续利用氢氟酸(HF)去除SiO2模板,从而得到单分散的空心聚合物粒子,空心核的尺寸及壳层厚度可以在一定范围内进行调控㊂贵州师范大学庄金亮课题组[16]以SiO2纳米球为模板,利用2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)自由基修饰的小分子单体与四(4-苯乙炔基)甲烷之间的Sona-gashira偶联反应在SiO2纳米球的表面包覆一层孔状聚合物材料,随后通过HF刻蚀掉内部的SiO2模板,制备了TEMPO自由基功能化的聚合物空心纳米球(图1)㊂中山大学吴丁财课题组[17]则使用内部包覆Ag纳米粒子的SiO2纳米球为模板,通过原子转移自由基聚合(ATRP)反应在球外表面接枝聚苯乙烯壳层,再通过类似的超交联和SiO2刻蚀处理,合成出包覆Ag纳米粒子功能化的微孔有机聚合物纳米球复合材料(图2)㊂复旦大学郭佳课题组[18]利用具有不同形貌的聚甲基丙烯酸(PMAA)微球作为自牺牲模板,在PMAA表面进行炔基和卤素的Sonogashira偶联反应,通过一步法合成具有多种纳米结构的共轭微孔聚合物微胶囊(包括空心㊁花状㊁响铃等结构)㊂Son课题组[19-21]分别以SiO2纳米球㊁Fe3O4纳米球和多面体金属-有机框架(MOF)材料为模板,利用Sonogashira偶联反应,制备出具有不同形貌特征的中空共轭微孔聚合物功能化材料㊂随后,他们又利用多面体MOF材料ZIF-8为模板,以1,4-二碘苯和4-(4-乙炔基苯基)甲烷为结构单体,通过类似的Sono-gashira偶联反应,在ZIF-8表面合成出共轭微孔聚合物材图1㊀SiO2模板法制备TEMPO自由基功能化的中空有机纳米球[16]Fig.1㊀Synthesis of TEMPO radical-functionalized hollow organic nanosphere by SiO2template method[16]896博看网 . All Rights Reserved.㊀第9期张㊀慧等:形貌可控有机多孔聚合物:合成㊁功能化和应用图2㊀硬模板法制备Ag 纳米粒子功能化的微孔有机聚合物纳米球复合材料[17]Fig.2㊀Ag nanoparticles-functionalized microporous organic polymer nan-oparticles composite materials via hard template method [17]料,然后用冰乙酸刻蚀掉内部的ZIF-8模板,最后通过后修饰法,用氯磺化反应制备出磺酸功能化的中空共轭微孔聚合物纳米材料(图3)[22]㊂然而,硬模板法中的模板制备和去除造成了反应步骤繁琐㊁资源浪费和环境污染等问题,而且在模板的去除过程中,容易导致材料形貌的破坏㊂因此,开发更为简单易行且能有效控制形貌的方法成为有机多孔聚合物研究的一个重要方向㊂2.1.2㊀单体直接合成法单体直接合成法是通过单体小分子之间的化学反应,一步合成制备出各种形貌的有机多孔聚合物,这种方法的特点是简单㊁易规模化㊂如图4所示,陕西师范大学蒋加兴课题组[23]用芳香族小分子苯㊁蒽㊁菲为结构单元,通过傅克烷基化反应,制备出了纳米管形貌的超交联有机微孔聚合物,并对其进行进一步碳化处理制得管状碳纳米材料㊂图3㊀硬模板法制备磺酸功能化的中空共轭微孔聚合物纳米材料[22]Fig.3㊀Synthesis of sulfoacid functionalized hollow conjugated micro-porous polymer nanomaterials by hard template method [22]㊀㊀大连化学物理研究所邓伟桥课题组[24]以特殊结构的炔基苯和溴苯为反应单体,利用Sonogashira 交叉偶联反应,通过一步反应制备出比表面积高达1368m 2㊃g-1的共轭微孔聚合物纳米管,这种管状材料对CO 2和I 2展现出了高的吸附率㊂韩国釜山大学Kim 课题组[25]则以苯甲醇㊁1,4-苯二甲醇㊁1,4-二氯甲苯等为单体,开创性地提出了路易斯酸-碱相互作用诱导自组装机理,通过一步超交联反应制备出了不同形貌(空心球和纳米管)的超交联有机微孔聚合物(图5)㊂图4㊀芳香族小分子一步超交联法制备管状有机微孔聚合物[23]Fig.4㊀Construction of tubular organic mircroporous polymer via one-step hyper-crosslinking reaction of small aromatic molecule [23]996博看网 . All Rights Reserved.中国材料进展第40卷图5㊀一步超交联反应制备不同形貌有机微孔聚合物[25]Fig.5㊀Synthesis of organic microporous polymer with different morphology via one-step hyper-crosslinking reaction [25]㊀㊀Son 课题组[26]以3,5-二(4-溴苯基)吡啶和四(4-乙炔基苯基)甲烷为结构单体,通过类似的一步Sonogashira偶联反应,直接制得了比表面积为580m 2㊃g -1的纳米管状共轭微孔聚合物(图6)㊂2020年,南京邮电大学黄维课题组[27]在这方面同样做了出色的工作㊂他们以有机小分子为原料,通过水热反应制备出具有均匀且可控空心球结构的三维COFs 材料,该材料在气体吸附和电化学应用上均表现出优异的性能㊂单体直接合成法虽具有方法简单㊁可规模化制备等优势,但该方法的材料可控性较差,反应条件较苛刻,将限制其在实际生产中的应用㊂特别地,单体直接合成法中可控形貌的形成机理还未得到深入研究,难以实现材料形貌的多样化和可设计性㊂2.1.3㊀单分子软模板法单分子软模板法是利用一种特殊结构的聚合物分子刷作为单分子软模板,制备出空心/非空心结构的纳米管/线状有机多孔聚合物㊂聚合物瓶状分子刷是一种具有特殊拓扑结构的大分子,其高密度支链间的空间位阻效应使大分子主链趋于伸展状态,在溶液中呈纳米尺度的柱状形貌,可以方便地作为一种单分子软模板用于制备纳米材料[28]㊂如图7所示,Matyjaszewski 等较早开展了这方面的研究[29],他们设计㊁合成了支链末端修饰有苯基的单组分聚苯乙烯瓶状分子刷,以聚苯乙烯瓶状分子刷为软模板,利用傅克烷基化超交联瓶状分子刷,最终制备出具有微孔㊁介孔和大孔特征的有机纤维状多孔材料㊂图6㊀一步直接合成法制备纳米管状共轭微孔聚合物[26]Fig.6㊀One-step syntehsis of conjugated microporous polymer (CMPs)nanotube [26]07博看网 . All Rights Reserved.㊀第9期张㊀慧等:形貌可控有机多孔聚合物:合成㊁功能化和应用图7㊀超交联聚苯乙烯瓶状分子刷合成有机纤维状多孔材料[29]Fig.7㊀Synthesis of organic fibrous porous material by hyper-crosslinking of bottle-shaped polystyrene molecular brush [29]㊀㊀为获得具有更为多样的结构㊁形貌的有机多孔聚合物,华东师范大学黄琨课题组通过分子设计合成出具有核壳结构的双组分聚合物分子刷,以聚合物分子刷为模板,通过傅克烷基化反应实现超交联得到以有机纳米管为结构单元的有机多孔聚合物(图8)[30]㊂超交联反应产生的HCl 可使聚乳酸嵌段降解为低聚乳酸或乳酸,无需额外的模板去除步骤,为制备形貌可控的有机多孔聚合物提供了一种新颖的研究思路㊂图8㊀超交联核壳瓶状聚合物分子刷制备管状有机多孔聚合物材料[30]Fig.8㊀Synthesis of tubular organic porous polymer materials by hyper-crosslinking of core-shell polymer bottlebrushes [30]单分子软模板法提供了一种在单分子水平上控制制备管/线状有机多孔聚合物材料新的合成策略,并且利用可控自由基聚合可以方便地实施功能化㊂然而,在上述工作中,聚合物分子刷的合成步骤较为繁琐,限制了其作为前驱体在有机多孔聚合物工业化合成中的进一步应用㊂2.1.4㊀自组装法自组装法是以嵌段聚合物为组装单元,在溶液里通过自组装或先组装后固形反应形成不同形貌的有机多孔聚合物㊂如果选择的嵌段聚合物中有可降解聚合物链段,则可降解的聚合物链段可以充当自牺牲模板,在随后的反应步骤中去除自牺牲模板得到具有中空形貌的有机多孔聚合物㊂与硬模板法相比,自组装法步骤较少,更为简易,并且可通过嵌段聚合物分子设计的多样性,有效调控有机多孔聚合物的微观形貌和结构组成,成为了近年来较为流行的一种制备策略㊂吴丁财课题组预先合成出一种由聚苯乙烯和聚丙烯酸组成的嵌段共聚物,该嵌段聚合物作为前驱体在特定的混合溶剂中实现自组装形成胶束,通过超交联反应胶束外层的聚苯乙烯组分构成微孔结构,从而形成形貌可控的有机多孔聚合物(图9)[31]㊂图9㊀自组装法制备球形有机多孔聚合物纳米网络[31]Fig.9㊀Synthesis of spherical organic porous polymer nano network [31]黄琨课题组近来也开发出了一种以嵌段聚合物为前驱体,通过超交联诱导自组装方法制备形貌可控的有机多孔聚合物的新方法[32]㊂如图10所示,以聚乳酸-b -聚苯乙烯(PLA-b -PS)二嵌段共聚物为软模板,利用超交联诱导自组装技术制备出以中空纳米球为结构单元的有机多孔聚合物㊂该合成策略有效地简化了有机多孔材料的合成路线,并可通过调节嵌段聚合物的结构组成有效地控制有机多孔聚合物的微观形貌,进一步拓展了具有空心结构的形貌可控有机多孔聚合物的制备方法㊂107博看网 . All Rights Reserved.中国材料进展第40卷图10㊀超交联诱导自组装制备中空有机多孔纳米球[32]Fig.10㊀Preparation of hollow organic porous nanosphere via hyper-crosslinking derivated self-assembly [32]㊀㊀黄琨课题组还开发出一种三苯基膦介导的超交联自组装策略,以含三苯基膦的两嵌段共聚物为基础,一步合成出具有蜂窝型双连续结构的膦掺杂有机多孔聚合物材料[33]㊂该方法通过引入含杂原子配体,不仅可调控特殊蜂窝型形貌的形成,而且可以作为强配体对贵金属进行配位固载㊂这一合成策略可进一步优化有机多孔材料的形貌设计,从而提升其整体应用性能,使其能够在更多领域中发挥更好的作用㊂随着对形貌可控有机多孔聚合物的研究不断深入,其合成方法得到了较好的发展,由制备步骤相对繁琐的硬模板法,逐步优化为简单高效的单体直接合成法㊁单分子软模板法和自组装法㊂特别是,前驱体由结构相对复杂的聚合物分子刷发展为结构简单且易功能化的嵌段聚合物,为有机多孔聚合物的工业化应用提供了基础条件㊂2.2㊀形貌可控有机多孔聚合物的功能化为了使形貌可控的有机多孔聚合物具有更为多样的应用性,一般是通过不同形式的功能化赋予有机多孔聚合物特定的性能㊂从合成方法的角度来看,有机多孔聚合物的功能化方法可大致分为后修饰法㊁预合成法㊁与金属或无机纳米粒子复合和碳化等方法㊂以下将简要分析这些功能化手段在有机多孔聚合物制备中的应用㊂2.2.1㊀后修饰法后修饰法是指在有机多孔聚合物构建完成后通过化学修饰对其进行功能化的方法㊂一般地,后修饰法主要发生在固液两相的界面上,是在有机多孔聚合物表面修饰功能化活性位点,该方法在有机多孔材料功能化方面得到了较为广泛的应用㊂黄琨课题组以含有对氯甲基功能嵌段的聚合物分子刷为前驱体,利用超交联反应得到了一种带氯甲基的有机多孔材料Cl-MONNs㊂如图11所示,通过后修饰反应将氯转化成了叠氮基团并利用点击反应将小分子催化剂简便有效地负载于有机多孔材料上,制备出有机多孔材料负载的固相有机催化剂TEMPO-MONNs,实现了功能化有机多孔材料在非均相催化中的应用[34]㊂2021年,黄琨课题组以含有聚乳酸和聚苯乙烯组分的嵌段共聚物为软模板,采用超交联诱导自组装技术制图11㊀后修饰法制备有机多孔材料负载的有机非均相催化剂[34]Fig.11㊀Synthesis of organic porous materials-based organic heterogeneous catalysts via post-modification method [34]207博看网 . All Rights Reserved.㊀第9期张㊀慧等:形貌可控有机多孔聚合物:合成㊁功能化和应用备出以中空纳米球为结构单元的有机多孔聚合物㊂在此基础上,采用后修饰策略,使得中空纳米球外层的环氧基团与乙二胺发生开环反应,并最终获得乙二胺改性的中空有机多孔纳米微球(图12)㊂该功能化方法可有效地在纳米球表面修饰大量氨基,为后续的重金属吸附去除应用提供丰富的活性位点[35]㊂图12㊀乙二胺改性的中空有机多孔纳米微球的制备示意图[35]Fig.12㊀Scheme of preparation of ethylenediamine-modified hollow organic porous nanospheres [35]㊀㊀Son 课题组以SiO 2为硬模板制备出具有中空结构的有机微孔聚合物[36]㊂然后,通过后修饰法,在氯磺酸作用下,成功将功能化基团磺酸基负载于有机微孔聚合物上,合成了磺酸修饰的功能化有机微孔聚合物(图13)㊂利用类似的合成策略可制备出具有多层球壳的中空有机纳米材料,该材料在药物释放应用中表现出较高的药物负载量和药物释放速率㊂2017年,谭必恩课题组利用硬模板法和超交联反应相结合的策略,制备出具有中空结构的有机多孔聚合物[37]㊂随后,通过两步化学反应在有机多孔材料上成功修饰磺酸基和氨基,制备出酸碱双功能化的有机多孔材料(图14)㊂该功能化有机多孔聚合物在 一锅法 串联反应中表现出较好的催化性能㊂鉴于方法简单㊁操作性强等优势,后修饰法在有机多孔材料功能化方面得到了广泛的应用,在实际生产中具有很好的应用潜力㊂然而,采用后修饰法得到的功能化有机多孔聚合物中活性位点分布不均,功能化程度难以精准控制,这些不足在一定程度上限制了后修饰法在有机多孔聚合物功能化领域的应用㊂2.2.2㊀预合成法预合成法与后修饰法不同,是指由已预先合成的或已有的活性基团构建功能化有机多孔聚合物的方法,无后期化学修饰的过程㊂基于聚合物基的有机多孔材料采用预合成法进行功能化的方法可概括为两种:共聚合法和共交联法㊂图13㊀后修饰法合成磺酸功能化的有机微孔聚合物[36]Fig.13㊀Synthesis of sulfoacid functionalized organic microporous poly-mer via post-modification method [36]307博看网 . All Rights Reserved.中国材料进展第40卷图14㊀后修饰法制备酸碱双功能化的超交联有机多孔聚合物[37]Fig.14㊀Preparation of acid-base bifunctional hyper-crosslinked organic porous polymers via post-modification method [37]㊀㊀采用共聚合法进行功能化时,具有活性基团的分子通过聚合反应合成出功能化的有机多孔聚合物前驱体,后通过超交联反应等手段构建出功能基团修饰的有机多孔聚合物㊂2016年,黄琨课题组通过分子设计预先合成一种可聚合的功能化单体,并通过聚合反应将其修饰至多组分聚合物分子刷中㊂如图15所示,以聚合物分子刷为前驱体,利用傅克烷基化超交联反应和脱保护方法构建出氨基修饰的以有机纳米管为结构单元的有机多孔聚合物[38]㊂该方法可通过调节聚合物前驱体的结构组成对有机多孔材料中功能基团的含量和分布进行精确调控㊂氨基修饰的有机多孔聚合物在Knoevenage 缩合反应中表现出优异的催化活性㊁化学稳定性和普适性㊂共交联法是指预先合成的或已有的功能性芳香类小分子作为反应物直接参与聚合物前驱体的超交联反应共同构建出有机多孔骨架,从而得到负载活性基团的功能化有机多孔聚合物㊂如图16所示,黄琨课题组分别将苄图15㊀共聚合法制备氨基功能化的有机多孔聚合物[38]Fig.15㊀Synthesis of amino-functionalized organic porous polymer by co-polymerization[38]图16㊀共交联法合成杂原子掺杂的有机多孔聚合物[39]Fig.16㊀Synthesis of heteroatom-doped organic porous polymers via co-crosslinking method [39]407博看网 . All Rights Reserved.㊀第9期张㊀慧等:形貌可控有机多孔聚合物:合成㊁功能化和应用胺㊁2,2-联吡啶和三苯基膦等含杂原子的有机小分子掺入含有聚合物分子刷的前驱体溶液中,后续通过一步超交联反应得到不同杂原子修饰的管状有机多孔聚合物[39]㊂该方法有效地避免了可聚合的含杂原子的芳香性小分子的繁琐合成,功能化有机多孔聚合物的制备路线更为方便,具有更强的普适性,为今后制备不同功能化的有机多孔聚合物提供了一种简便高效的合成策略㊂此外,利用相同的材料制备方法,黄琨课题组以聚乳酸-b-聚苯乙烯两嵌段共聚物为前驱体,在超交联过程中通过加入苄胺小分子制备出氨基修饰的有机多孔聚合物[40]㊂在该方法中,苄胺与聚苯乙烯嵌段不仅共同参与构建了中空有机纳米材料的骨架,同时实现了有机多孔聚合物的功能化㊂采用预合成法可有效地调控有机多孔聚合物中功能性基团的分布和含量,活性位点分布相对均匀,可实现对有机多孔聚合物功能化程度的调控㊂同时,该方法合成步骤相对简单,易于规模化生产㊂因此,预合成法在有机多孔聚合物功能化制备中得到了越来越广泛的应用㊂2.2.3㊀与金属或无机纳米粒子复合利用一定的物理或化学反应,有机多孔聚合物可以与金属或无机纳米粒子进行复合,实现有机多孔聚合物的多种功能化,赋予材料不同的物理或化学性能,如磁性㊁催化活性等,因此,该方法在有机多孔聚合物功能化领域得到了越来越多的关注㊂2016年,黄琨课题组预先合成了一种表层被聚苯乙烯修饰的Fe3O4磁性纳米粒子,将该纳米粒子与多组分聚合物分子刷共混于同一反应体系并共同发生超交联反应,制备出Fe3O4纳米粒子修饰的磁性有机多孔聚合物材料[41]㊂该材料表现出高效的电荷选择性吸附染料和快速磁性分离的能力㊂如图17所示,Son课题组利用Fe(III)-卟啉与1,4-二炔基苯之间的Sonogashira偶联反应成功地在Fe3O4磁性纳米粒子表面覆上一层Fe(Ⅲ)-卟啉构建的有机多孔聚合物网络,最终合成了磁性纳米粒子修饰的有机多孔聚合物[21]㊂该材料在卡宾插入N H反应中表现出良好的催化性能和快速分离功能㊂谭必恩课题组通过后修饰方法将氮原子掺杂于中空的有机多孔聚合物中㊂然后,基于氮原子与金属钯之间的相互作用,利用硼氢化钠的还原作用将钯纳米粒子修饰于有机多孔聚合物的中空孔腔中,合成出铂功能化的金属-有机复合多孔聚合物材料(图18)[42]㊂该复合材料在硝基苯的氢化反应中表现出良好的催化性能㊂图17㊀Fe3O4磁性纳米粒子与有机多孔聚合物复合构建非均相催化剂[21]Fig.17㊀Construction of heterogeneous catalysts by combination of Fe3O4 magnetic nanoparticles and organic porous polymers[21]图18㊀铂纳米粒子修饰的有机多孔聚合物的合成[42] Fig.18㊀Synthesis of palladium-modified organic porous polymers[42]㊀㊀如图19所示,黄琨课题组以聚乳酸-b-聚苯乙烯二嵌段聚合物为前驱体,通过超交联方法制备出具有中空结构且形貌可控的有机多孔聚合物;随后,利用硼氢化钠的还原作用将金属纳米粒子负载于材料内部的中空孔腔中,最终获得钯纳米粒子功能化的有机多孔聚合物[43]㊂该材料作为非均相催化剂在氢化反应中具有较好的催化活性㊂金属或无机纳米粒子与有机多孔聚合物的复合可实现有机多孔材料的多种功能化,赋予有机多孔材料不同的物理化学性能,可促进功能化有机多孔聚合物在不同领域的应用㊂2.2.4㊀碳化碳化是一种获取具有多种微观形貌的无机碳材料的有效途径㊂有机多孔聚合物通过碳化反应,在保持原有形貌的基础上,可以形成具有多孔结构的无机碳材料,制备出具有良好电化学性能的功能化材料㊂这一功能化方法在能源存储领域具有很好的应用前景㊂2017年,吴丁财课题组以聚苯乙烯分子刷修饰的碳纳米管为前驱体,通过超交联方法制备出由有机多孔聚507博看网 . 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傅克烷基化反应机理
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傅克烷基化反应机理引言:傅克烷基化反应是有机化学中一种重要的反应类型,它可用于合成各种有机化合物。
本文将详细介绍傅克烷基化反应的机理和反应过程。
一、傅克烷基化反应的基本概念傅克烷基化反应是指通过使用傅克试剂将氢原子取代为烷基基团。
傅克试剂是含有活泼氟原子的有机化合物,常见的傅克试剂有三氟甲磺酸酯、三氟乙酸酯等。
在傅克烷基化反应中,傅克试剂可以与底物发生取代反应,生成相应的烷基化产物。
二、傅克烷基化反应的机理傅克烷基化反应的机理可以分为两个步骤:傅克试剂的活化和烷基化反应。
1. 傅克试剂的活化傅克试剂首先需要被活化,通常是通过与碱催化剂反应来进行。
碱催化剂可以使傅克试剂中的氟原子离去,从而生成活泼的傅克烷基化试剂。
常用的碱催化剂有碳酸钠、碳酸钾等。
2. 烷基化反应活化的傅克试剂与底物发生烷基化反应。
这个反应过程可以分为两个步骤:亲核取代和离去基团的离去。
(1)亲核取代活化的傅克试剂中的烷基基团作为亲核试剂与底物中的氢原子发生亲核取代反应。
在这个过程中,烷基基团通过亲核攻击底物上的氢原子,形成碳-烷基键。
这一步骤决定了烷基化产物的立体化学性质。
(2)离去基团的离去在亲核取代反应之后,底物中的离去基团离开,生成最终的烷基化产物。
离去基团的离去可以是正离子离去或中性分子离去,具体取决于底物的结构。
三、傅克烷基化反应的应用傅克烷基化反应在有机合成中有广泛的应用。
它可以用于构建碳-碳键和碳-氧键,合成各种有机化合物,如醇、酮、酸等。
此外,傅克烷基化反应还可以用于合成药物、农药和功能性材料等。
结论:傅克烷基化反应是有机化学中一种重要的反应类型,通过使用傅克试剂将氢原子取代为烷基基团。
傅克烷基化反应的机理包括傅克试剂的活化和烷基化反应两个步骤。
傅克烷基化反应具有广泛的应用价值,可用于合成各种有机化合物。
深入理解傅克烷基化反应的机理有助于我们在有机合成中更好地应用这一反应。
傅克烷基化反应机理
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傅克烷基化反应机理一、引言在有机化学中,傅克烷基化反应是一种重要的反应,在合成有机化合物和药物中具有广泛的应用。
傅克烷基化反应是指将一种芳香化合物中的氢原子被一个烷基取代的化学反应。
本文将对傅克烷基化反应机理进行全面探讨。
二、傅克烷基化反应的基本原理傅克烷基化反应的基本原理是利用傅克反应(Friedel-Crafts reaction),通过芳香化合物和烷基卤化物在氯化铝等路易得到的酸性离子液体的催化下,进行亲电取代反应,将烷基引入芳香环中。
三、傅克烷基化反应机理步骤3.1 傅克烷基化反应的催化剂氯化铝是傅克烷基化反应常用的催化剂,它能够形成酸性离子液体,提供亲电取代反应所需的正电荷。
3.2 电子亲受体的芳香化合物苯和其衍生物是最常见的傅克烷基化反应底物。
芳香环中的π电子可以作为亲电取代反应的受体。
3.3 烷基化试剂的反应烷基化试剂可以是烷基卤化物或烷基磺酸酯等。
烷基化试剂中的烷基负电离子可以作为亲电取代反应的亲试剂。
3.4 基团迁移和亲电负离子形成在傅克烷基化反应中,芳香环上的氢被烷基取代后,形成了基团迁移。
此时,芳香环上的负离子与催化剂结合形成亲电负离子。
3.5 卤素离去在亲电负离子形成后,卤素原子脱离化合物,生成烷基取代的芳香化合物。
四、傅克烷基化反应的应用傅克烷基化反应在有机合成中有广泛的应用。
以下是傅克烷基化反应的一些应用:1.合成药物:傅克烷基化反应可以用来合成多种药物,例如抗生素和抗癌药物等。
2.合成材料:傅克烷基化反应可以用于合成具有特殊性质的高分子材料,用于制备聚合物。
3.合成香料:傅克烷基化反应可以用来合成各种香料,为食品和化妆品等行业提供原料。
五、总结傅克烷基化反应是一种重要的有机合成反应,通过该反应可以将烷基引入芳香化合物中。
傅克烷基化反应的机理包括催化剂、底物、试剂的反应过程,以及基团迁移和亲电负离子的形成。
傅克烷基化反应在医药、材料和香料等领域有着广泛的应用。
随着研究的深入,对傅克烷基化反应的理解将进一步完善,为有机化学的发展贡献更多的知识和实践经验。
超交联有机聚合物的合成及其吸附性能应用进展
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第50卷第12期 辽 宁 化 工 Vol.50,No. 12 2021年12月 Liaoning Chemical Industry December,2021基金项目: 四川省水产局水产养殖业污染物产量调查(项目编号:80303-AHW013)。
收稿日期: 2021-09-27 作者简介: 李漂洋(1996-),女,四川省成都市人,在读硕士,2022年毕业于成都理工大学化学专业,研究方向:超交联有机聚合物吸附环境中污染物。
通信作者: 胡晓荣(1965-),女,教授,博士,研究方向:环境分析化学方向。
超交联有机聚合物的合成及其吸附性能应用进展李漂洋,饶丹梅,胡晓荣(成都理工大学材料与化学化工学院, 四川 成都 610059)摘 要: 基于傅克烷基化反应合成的超交联有机聚合物因其具有孔径大小易调控、比表面积大、物理化学性质稳定等优点,因而被广泛用于吸附各种物质。
综述了超交联有机聚合物的三种常用合成方法,并总结了超交联有机多孔材料对二氧化碳、水中有机污染物、重金属离子以及复杂基体中污染物的吸附性能最新研究进展。
关 键 词:超交联;有机聚合物;多孔材料;吸附性能中图分类号:TQ424 文献标识码: A 文章编号: 1004-0935(2021)12-1830-03多孔材料经历了从无机多孔材料,如沸石分子筛和活性炭;到有机-无机杂化多孔材料,如金属有机骨架化合物(MOFs )[1];有机多孔材料,如多孔有机聚合物(POPs )的演变。
其中POPs 是通过共价键连接而成的聚合物网络,具有较高的比表面积与孔隙率[2],按其合成方法和结构特点可分为:自具微孔聚合物(PIMs )[3],超交联聚合物 ( HCPs)[4],共价有机网络 (COFs)[5]等。
其中超交联聚合物HCPs 是一类基于傅克烷基化反应制备的新型有机多孔材料,其高度交联的特性使HCPs 的孔径不易坍塌,且具有较高热稳定性。
同时,由于超交联反应选择的芳香单体空间体积小,单体间交联后能显出较多的微孔结构,因而具有巨大的比表面积,具有良好的吸附性能[6]。
傅克烷基化反应
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傅克烷基化反应简介傅克烷基化反应(Fujiwara-Moritani Reaction)是一种重要的有机合成反应,它可用于合成具有芳香性的共轭聚合物及其它有机化合物。
该反应的反应底物是芳香化合物,通过烷基化反应引入傅克烷基(Fujiwara alkyl),从而增加分子的多样性和功能。
傅克烷基化反应具有高效、具有化学多样性和环境友好等优点,因此在有机合成领域得到了广泛的应用。
反应机理傅克烷基化反应的机理较为复杂,主要分为以下几个步骤:1.电子转移:首先,活化剂(往往是金属催化剂)接受芳香化合物上的芳香性π电子,形成中间体。
2.催化剂活化:接着,金属催化剂被一氧化碳(CO)或其它还原剂活化,产生具有高氧化态的催化剂。
3.傅克烷基转移:接下来,在催化剂的作用下,活化剂转移傅克烷基到芳香化合物上,形成傅克烷基化合物。
4.结束反应:最后,通过水或其它试剂来中和或水解活化剂和傅克烷基化合物,得到目标产物。
实验条件傅克烷基化反应的实验条件较为灵活,可以根据具体要求进行调整。
一般来说,以下条件适用于大多数情况:•活化剂:通常为芳香化合物及硝酸盐,具体选择根据反应体系的需要。
•催化剂:常见的催化剂有钯(Pd)、铂(Pt)、铑(Rh)等,选择合适的催化剂取决于具体反应底物和条件。
•溶剂:常用的溶剂有氯化碳(CCl4)、氯仿(CHCl3)、二甲基亚砜(DMSO)等,根据反应体系的需要进行选择。
•温度:通常在常温至反应溶剂沸点下进行反应。
•反应时间:反应时间的选择取决于底物的反应性以及期望的产量和产物纯度。
应用领域傅克烷基化反应在有机合成领域有着广泛的应用。
它可以用于合成具有芳香性的共轭聚合物、有机材料、医药中间体等化合物,为有机化学家提供了高效、灵活的合成工具。
此外,傅克烷基化反应还可以应用于不对称合成中。
通过选择合适的手性配体和催化剂,可以实现手性傅克烷基化反应,合成手性化合物,从而拓展手性药物和功能材料的合成方法。
傅—克烷基化反应催化剂的研究及烷基化反应产物的应用
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傅—克烷基化反应催化剂的研究及烷基化反应产物的应用傅—克烷基化反应是有机合成领域中一种常用的烷基化反应,通过该反应可以在有机化合物中引入烷基基团,从而改变化合物的性质和用途。
而反应中的催化剂起到至关重要的作用,可以增加反应速率和选择性。
因此,对傅—克烷基化反应催化剂的研究具有重要的意义。
傅—克烷基化反应是指在实验室条件下,通过将烷基卤化物和有机硼试剂反应,得到相应的烷基化产物。
这个反应的优势在于,它不需要高温或高压条件,而且产物纯度高,选择性好。
因此,傅—克烷基化反应在有机合成中广泛应用于构建碳—碳键和生成复杂的有机分子。
在傅—克烷基化反应中,选择合适的催化剂对于反应的速率和选择性都具有重要影响。
常用的催化剂包括金属催化剂和小分子催化剂。
金属催化剂通常是有机钯或有机铜化合物,它们能够催化烷基卤化物和有机硼试剂之间的反应。
小分子催化剂也可以催化傅—克烷基化反应,其中最常见的是碱金属盐。
这些催化剂能够吸附口令和促进反应物之间的反应。
傅—克烷基化反应的催化机理相对复杂,但主要可以分为两步:活化步和交叉偶联反应步。
在活化步中,催化剂和反应物发生相互作用,生成活化的中间体。
而在交叉偶联反应步中,活化的中间体与有机硼试剂发生反应,生成最终的烷基化产物。
傅—克烷基化反应在有机合成中有许多应用。
首先,该反应可以用于合成生物活性分子和药物。
通过引入不同的烷基基团,可以改变分子的空间结构和化学性质,从而改变其药理学性质。
其次,傅—克烷基化反应还可以应用于有机合成的烯烃和芳香化合物中,从而实现碳—碳键的构建。
此外,该反应还可以用于功能材料和高分子材料的合成,从而改变材料的性能和用途。
总之,傅—克烷基化反应是一种重要的有机合成反应,通过引入烷基基团可以改变分子的性质和用途。
在这个反应中,催化剂起到至关重要的作用,它能够提高反应的速率和选择性。
因此,对傅—克烷基化反应催化剂的研究具有重要意义。
未来的研究还应致力于发展更高效、更选择性的催化剂,以满足不同化学合成的需要,推动有机合成领域的发展综上所述,傅—克烷基化反应是一种重要的有机合成反应,具有广泛的应用前景。
傅克烷基化反应催化剂
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傅克烷基化反应催化剂
傅克烷基化反应是一种烷基化反应,将芳香化合物中的氢原子取代为烷基基团。
催化剂在该反应中起到促进反应速率、提高产率的作用。
常见的催化剂有:
1. 酸性催化剂:这类催化剂包括质子酸性催化剂(如强酸,如硫酸、草酸等)和路易斯酸性催化剂(如铝氯化物等)。
酸性催化剂能够提供质子,促进取代反应的进行。
2. 碱性催化剂:这类催化剂一般使用碱性溶液(如碱金属氢氧化物或碳酸氢盐等)。
碱性催化剂能够提供氢离子,促进芳香化合物上的酸性氢原子脱掉,从而进行烷基化反应。
3. 钯或铂类催化剂:这种催化剂通常用于降低傅克烷基化反应的反应温度和压力,并提高产率。
常用的催化剂包括钯或铂基的催化剂,如钯/活性碳或铂/二氧化碳氧化亚氮等。
4. 铜或铁类催化剂:这种催化剂能够催化芳香化合物上的酸性氢原子脱掉,并在反应中形成芳基阴离子。
常见的铜或铁类催化剂包括铜/锌、铁/锌等。
需要根据具体反应条件和底物的性质选择合适的催化剂。
不同催化剂对反应速率和产率的影响不同,因此在实际应用中需要进行催化剂的筛选和优化。
傅克反应烷基化反应
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傅克反应烷基化反应
傅克反应烷基化反应是一种芳香族亲电取代反应,可以在强路易斯酸的催化下,将烷基连接到富电子的苯环或衍生物上。
该反应主要分为两类:烷基化反应和酰基化反应。
在烷基化反应中,使用卤代烃作为烷基化试剂,而在酰基化反应中,使用酰氯或酸酐作为酰化试剂。
催化剂可以是路易斯酸,如
AlCl3、FeCl3、ZnCl2等,也可以是酸性氧化物,如TiO2、VO(acac)2等。
该反应的反应机理可以分为三步。
首先,卤代烃在路易斯酸的作用下产生碳正离子,然后芳香环进攻碳正离子,形成碳-碳键和新的碳正离子中间体。
最后,去质子化恢复芳香性,同时生成烷基化的产物。
需要注意的是,该反应的反应条件较为剧烈,可能会导致底物降解。
此外,烷基化试剂和催化剂的选择以及反应条件的优化对于提高反应的效率和选择性非常重要。
三氯化铝傅克烷基化机理
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三氯化铝傅克烷基化机理三氯化铝傅克烷基化机理引言:近年来,有机化学领域的研究日新月异。
其中,傅克烷基化反应在有机合成中广泛应用。
傅克烷基化反应是通过傅克碱与有机化合物的反应来引入烷基基团。
而三氯化铝傅克烷基化反应作为一种重要的傅克烷基化方法,具有高效、简便、广泛适用的优点。
本文将从深度和广度的角度,全面评估三氯化铝傅克烷基化机理,并探索其在有机合成中的应用。
一、三氯化铝傅克烷基化机理的基本原理1.1 傅克烷基化反应简介傅克烷基化反应是指通过傅克碱(如三氯化铝)作为烷基化试剂与有机化合物发生反应,将碳氢化合物的氢原子替换为烷基基团的反应。
傅克烷基化反应是一种质子转移过程,可以实现在碳氢化合物中引入不同的烷基基团,从而改变化合物的性质和活性。
1.2 三氯化铝傅克烷基化机理概述三氯化铝傅克烷基化反应是一种常见的傅克烷基化反应方法,经过多年的研究和发展,其反应机理已经得到了较为详尽的阐述。
该反应主要包括以下几个步骤:(1)三氯化铝与傅克碱生成化学键;(2)生成的中间体吸附于有机化合物上;(3)质子转移和原子重排,生成烷基化产物;(4)反应底物与三氯化铝中间体再次结合;(5)三氯化铝再次催化,使底物再次进行傅克烷基化反应。
二、三氯化铝傅克烷基化机理的实际应用2.1 反应条件与底物选择三氯化铝傅克烷基化反应通常在干燥的条件下进行,以避免产生不必要的副反应。
反应温度和反应时间是影响反应效果的重要因素。
底物的选择也会对反应结果产生重要影响。
傅克烷基化反应的底物通常是具有活性氢原子的有机化合物,如酮、醛、酰氯等。
2.2 超原子气-液相傅克烷基化反应近年来,研究人员发现了一种新型的三氯化铝傅克烷基化反应方法——超原子气-液相傅克烷基化反应。
该反应利用了高压下的原子氢生成傅克碱的催化剂性能,实现了傅克烷基化反应的高效率和高选择性。
这种方法不仅具有反应速度快、底物范围广的优点,还可以在不需要溶剂的情况下进行。
三、对三氯化铝傅克烷基化机理的个人认识与展望个人观点:三氯化铝傅克烷基化反应作为一种重要的有机合成方法,具有诸多优点,如高效、简便、广泛适用等。
傅克烷基化反应在超高交联聚合物中的应用
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傅克烷基化反应在超高交联聚合物中的应用安万凯;吴璐璐;金秋;史力军;潘振良【摘要】超高交联聚合物主要是通过傅克烷基化反应来制备的,具有合成简单、多孔、无毒、结构稳定、质轻等特点.本文介绍了傅克烷基化反应的条件和机理,展示了超高交联聚合物的合成方法及这些材料在气体储存/分离、水处理、催化、传感等领域中的应用,并对傅克烷基化反应与超高交联聚合物的进一步结合做出了展望.%Constructed mainly via Friedel-Crafts alkylation reaction, hypercrosslinked polymers (HCPs) possess significant advantages, such as easy to synthesize, porous, non- toxic, structurally stable and lightly weighted. This paper briefly describes the general reaction conditions and mechanism of the conversion. Meanwhile, the synthesis strategy of some HCP materials and their diverse applications in gas adsorption/separation, water-treatment, catalysis, and sensing etc. are also be displayed here. Additionally, we point out the further combination between Friedel-Crafts alkylation reaction and HCPs in the future.【期刊名称】《大学化学》【年(卷),期】2017(032)012【总页数】11页(P1-11)【关键词】傅克烷基化反应;超高交联聚合物;吸附;催化【作者】安万凯;吴璐璐;金秋;史力军;潘振良【作者单位】河南农业大学理学院,郑州450002;河南农业大学理学院,郑州450002;河南农业大学理学院,郑州450002;河南农业大学理学院,郑州450002;河南农业大学理学院,郑州450002【正文语种】中文【中图分类】G64;O62众所周知,各种各样的材料在工业、航天以及人们的日常生活中都具有非常重要的用途。
烷基化缩聚型超高交联树脂的制备、修饰及吸附性能研究

烷基化缩聚型超高交联树脂的制备、修饰及吸附性能研究超高交联吸附树脂作为继凝胶树脂和大孔吸附树脂后的第三代聚合物吸附剂,凭借其优良的微孔结构、较高的比表面积以及良好的吸附性能,在石油化工环境保护、生物医药以及天然产物分离纯化等领域发挥着重要的作用。
由于传统的超高交联吸附树脂存在骨架结构单一、制备成本较高的缺点,在某些程度上限制了其应用领域的拓展。
不断开发高性能、低成本的超高交联吸附树脂以满足工业化发展对吸附分离材料的新要求,已成为研究人员共同努力的目标和方向。
本研究利用Friedel-Crafts烷基化缩聚反应制备了一系列非苯乙烯型超高交联吸附树脂,并对其性能及应用进行了系统的研究。
主要内容包括以下四个部分:(1)通过1,4-二氯甲基苯(XDC)、4,4’-二氯甲基联苯(CMB)自聚或与苯(BE)、联苯(DP)共聚,制备了7种具有不同骨架结构的超高交联吸附树脂。
比较了不同单体及其比例对产品比表面积和孔径分布的影响,XDC-XDC. CMB-CMB和XDC-CMB树脂的比表面积分别可达1045.23m2/g、1253、23m2/g、1502.75m2/g。
增加单体中二氯甲基化合物的比例或使用氯甲基含量高的单体,可使反应产物的交联度提高,比表面积和孔体积增大。
分别用BET法和染料吸附法测定了树脂的干态比表面积和溶胀态下的有效比表面积。
结果表明,随着干态比表面积的增加,溶胀态下有效比表面积也增加,在树脂比表面积较接近的情况下,树脂的孔体积与孔径分布会对有效比表面积产生一定的影响。
(2)研究了不同骨架吸附树脂对苯酚、萘酚和亚甲蓝的吸附性能。
通过测定树脂对不同分子尺寸化合物的吸附容量和吸附速率,考察了树脂孔结构与吸附质分子尺寸对吸附性能的影响。
结果表明,双氯甲基化合物自聚或共聚得到的XDC-CMB、CMB-CMB和XDC-XDC对苯酚、萘酚、亚甲蓝的吸附量都比较大,对有机小分子化合物的吸附,吸附量主要受树脂比表面积的影响,随着树脂比表面积的增大,吸附量也增大。
关于苯胺不能发生傅—克烷基化反应的讨论
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关于苯胺不能发生傅—克烷基化反应的讨论
张萍;祝希娴
【期刊名称】《德州师专学报》
【年(卷),期】1994(010)004
【摘要】1877年法国化学家傅瑞德(Charles Friedel,1832—1899)和美国化学爱克拉福茨(James Crafts,1839一1917)发现了制备烷基苯和芳香酮的反应,我们称为Friedel-Crafts反应,简称傅一克反应。
其中制备烷基苯的反应也叫傅一克烷基化反应,该反应是在芳环上引入烷基侧链的最重要的反应。
【总页数】2页(P31-32)
【作者】张萍;祝希娴
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】O625.631
【相关文献】
1.傅克烷基化反应在超高交联聚合物中的应用 [J], 安万凯;吴璐璐;金秋;史力军;潘振良
2.手性磷酸催化环状 N-磺酰亚胺与2-苯基吲哚的不对称傅克烷基化反应 [J], 李天田;林勇军;杜丽娜;康泰然;刘全忠
3.大学化学实验中的“绿色”傅克烷基化反应 [J], 韩莹;刘伟;谭飞;袁宇
4.丁腈橡胶傅-克烷基化反应改性酚醛树脂的研究 [J], 陆倩颖;缪程平;杨凌伟;何朝阳;杜宁肖;王嘉俊
5.单桥连双环戊二烯基钼羰基配合物催化傅克氏烷基化反应 [J], 李珍;马志宏;李素贞;郑学忠;林进
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名词解释傅克烷基化反应
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名词解释傅克烷基化反应
傅克烷基化反应是一种多步骤的有机化学过程,用于通过在烷基化合物中植入
具有反应性的烷基,使其具有反应性,以获得新的化学结构。
它可以用来合成具有天然特性的生物活性复合物,能够催化多种反应,包括交换,氧化,还原,异构化等反应。
傅克烷基化反应的重要研究领域包括:有机合成,特殊元素的可控合成,仿生催化,复合物的合成等。
傅克烷基化反应,主要是把一种反应性的酸类或碱酯,例如二苯基甲烷,取代
烷基中与之配位的氢原子,从而将环状烷基化合物转变为醛类,醛类合成有利于合成复杂的有机物,是化工上有效开发有机合成物的重要方法之一。
傅克烷基化反应好比一把多功能的手枪,拥有多种结构形态调整,可以同时催化完成多个步骤,比如:加氢和合成拆分复合物,以获得新的醛类化合物等。
傅克烷基化反应的关键步骤有:烷基化反应介质的配制,活化步骤以及反应介
质的清洗。
在反应介质配制上,主要是使用混合合物改变烷基酸,达到添加反应性烷基的目的;活化步骤是把反应性烷基与反应物表面结合,通常采用键合剂的助活性形式;最后,在反应介质的清洗上应用非常多的技术,以减少反应后多余化合物的残留,同时实现准确的产物识别。
总的来说,傅克烷基化反应在化学合成和仿生催化领域都发挥着重要的作用,
它不但简化了有机合成物的催化合成程序,而且生产出来的产物也具有合理的定量,可以被有效地应用于不同领域。
多孔有机聚合物发展简史
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多孔有机聚合物发展简史
多孔有机聚合物的发展历程可以追溯到20世纪70年代,科学家Davankov利用傅克烷基化反应及后交联两步法制备了超交联多孔聚合物HCPs。
随后,在20世纪末,已成功制备的多孔材料有六方相MCM-41、立方相MCM-48以及层状结构的MCMs系列。
随着科技的进步,人们开始了对合成沸石的研究,至20世纪末,天然沸石已无法满足生产需求。
因此,人们开始了对合成沸石的研究。
随后是无机-有机多孔材料的发现,一类是20世纪60年代,多孔聚倍半硅氧烷材料(Polysilsesquioxane materials,PSQs)的发现;另一类是1999年,Yaghi课题组发表了里程碑意义的金属-有机骨架材料(Metal-Organic Framework materials,MOFs)。
纯有机多孔材料的发现与发展,20世纪70年代科学家Davankov利用傅克烷基化反应及后交联两步法制备了超交联多孔聚合物HCPs。
目前,多孔有机聚合物已经得到了广泛的应用,在吸附、催化、分离、提纯和能源的转换和储存方面具有广泛的用途。
未来,随着科技的不断进步,相信会有更多的新型多孔有机
聚合物被发现,其应用领域也将更加广泛。