反应型高分子材料 (1)

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
7
Examples
高分子氧化剂
高分子还原剂
8
高分子氧化剂 polymeric oxidant
高分子氧化剂的特点:
稳定性改善; 毒性降低; 选择性提高。如:
氯代硫代苯甲醚选择性氧化二元醇的一个羟基 高分子硒选择性地氧化烯烃成醇,或氧化到醛
高分子氧化剂的应用:
有机合成中做氧化剂
25
第四节 高分子催化剂
种类 天然高分子催化剂—酶 半天然高分子催化剂—固 定化酶
含金属的酶
不含金属的酶
高分子酸碱催化剂(离子交换树脂)
合成高分子催化剂
高分子配位化合物(金属络合物)催化剂 高分子相转移催化剂(高分子冠醚)
26
1. 高分子酸碱催化剂 即酸性或碱性离子交换树脂。 含酸(碱)性功能基, 可在有机合成中起酸(碱)的催化作用。 易分离回收,可重复使用,产物不需中和,反应条件温 和,催化反应可连续进行。
(以上为化学键联,常用,牢固但复杂、成本高)
物理负载法:浸渍法,金属盐或有机金属化合物被吸附 锁闭在多孔聚合物载体的管道中.
(简单但易脱落)
29
特点
易分离回收,不污染产物;高分子效应有利于提 高催化活性和选择性; 中心金属离子不易脱出;活性比相应有机金属络 合物催化剂有所降低;反应物在骨架中扩散速度 降低;有机骨架不耐高温,对某些反应介质敏感。
24
高活性高选择性来自于多种高分子效应:
链上功能基之间的协同效应、多次催化; 如:部分载Ag+的高分子磺酸催化乙酸烯丙酯的水解 基位隔离效应; 如:高分子二茂钛催化加氢 选择性提高效应(尺寸选择性、极性选择性、立体选择 性等); 如:载体孔径不同的高分子钌铑催化环十二碳三烯的加 氢反应 活性提高效应
11
2 高分子还原剂
高分子锡(硅)氢试剂 含-Sn-H、 -Si-H功能基;常用于还原醛; 具选择性:如还原卤代而不影响羰基;二元醛的单还 原。 高分子磺酰肼 含-SO2-NH-NH2功能基;常用于C=C加氢反应; 具选择性:如对C=C加氢时不影响羰基。 高分子络合、离子交换、吸附型 BH3络合于聚乙烯吡啶; 强碱性离子交换树脂交换NaBH4; NaBH4、异丙醇吸附于氧化铝
5
常见的高分子氧化还原试剂类型
6
高分子氧化还原试剂的性质及应用:具有可逆的氧化还 原性,进行有机合成或生化反应中的选择性氧化/还原 反应;有的伴随颜色变化,具有其它功能应用。 醌类:乙烯制备乙醛、氧吸收剂、阻聚剂、高分子半导 体、氧化还原试纸; 硫醇类:还原二硫化物和蛋白质中的过硫键; 吡啶类:高分子烟酰胺类用于制备聚合物修饰电极用于 研究生化反应、联吡啶类因光致氧化-还原变色性而用 于光电显示材料、电子转移催化剂; …
2
Catch amine
3
Non basic impurities
4
可实现立体选择合成及分离。
3
(4)后处理较简单:
在反应完成后可方便地借助固 - 液分离方法将高分子试剂或 高分子催化剂与反应体系中其他组分相互分离。
(5)可使用过量试剂使反应完全,同时不会使后处理变复杂。
(6)可应用于组合化学合成,实现化学反应的自动化。
CH2CH
n
n
2. 加酸,氨基脱保护:
CH2CH H
+
n
R'1 HOOC-CHNHR2 DCC
CH2CH
n
CH2OCO CHNH2 R1
CH2OCO CHNHCO CHNHR2 R1 R'1
3. 加另一氨基酸分子(另一反应物)及缩合剂,得到一肽键: HOCO-CH-NH-[保护基] (一般用DCC除水)
二卤化磷型; N-卤代酰亚胺型; 三价碘型
制备
反应型:将卤素引入高分子功能基(主要是含苯基磷高分子); 负载型:通过小分子卤素与高分子的络合、离子交换或吸附而成。
特点:反应温和,有选择性,腐蚀性降低。
14
高分子酰基化试剂
使氨基、羧基和羟基发生酰化反应,相应生成酰胺、酸酐 和酯。 常用于有机合成中活泼官能团的保护,也可用于极性产物 的气相色谱分析、天然产物有效成分的分离提取。
30
第五节 酶的固化及其应用
天然酶的优缺点:
高活性、高选择性、反 应规制性,反应条件温和。 水溶性,难于分离回收, 污染产物,易失活,难保存。
固定化酶的含义:将生物活性酶用人工方法固定于载体上,
使之不溶于水,同时仍具有催化功能。
31
固定化酶的特点:
易分离回收,可反复使用; 不污染产物; 可采用柱层法,或制成膜、珠状,实现酶促反应的连 续自动化操作。 稳定性提高,对PH、温度敏感度降低; 活性一般降低(原活性的5%-40%); 成本高
载体
配体的结构:含O、S、P、N等配原子,或带π电子的异戊二烯基、 苯基。 载体的作用:增加固相催化剂的比表面,提高催化活性
28
合成方法
离子键固载法:有机金属络合阴(阳)离子通过离子 交换固载于聚合物; 共价键固载法:聚合物骨架功能化形成高分子配体,再 络合金属盐或有机金属化合物;
4
1 高分子氧化-还原试剂
含义:在高分子骨架上含多个可逆氧化还原中心,兼具氧化 和还原功能。又称电子转移树脂。 作用:是比较温和的氧化-还原试剂;在反应中起氧化还是 还原作用取决于反应的初始氧化态。 制备方法主要有三种: 含氧化还原功能基的单体聚合;(注意基团保护) 通过大分子的化学反应(相似转变)接上氧化还原功能基; (功能化程度有限) 氧化还原性低分子吸附在离子交换树脂上。(简便易行)
23
§2.2 高分子催化剂和固定化酶
金属、无机非金属化合物催化剂、小分子酸碱催化剂—高温高压, 活性、选择性低,不易于与产物分离。 有机金属络合物催化剂—活性、选择性高,反应条件温和,易失活, 难分离,易流失,腐蚀设备,成本高。 与小分子催化剂相比,高分子催化剂具有如下特点:
易于分离回收,不污染产物; 稳定性增加(对水、空气),易于操作; 反应选择性提高; 反应速率快、产率高、反应条件温和; 腐蚀性低; 反应活性往往比相应低分子催化剂降低。
1
第一节 反应型高分子材料概述
反应型高分子材料:具有化学活性,且应用在化学反 应过程中的功能高分子材料,包括高分子试剂和高分 子催化剂两大类。 基本概念 1. 高分子化学反应试剂:小分子试剂经过高分子化,在 聚合物骨架上引入反应活性基团,得到具有化学试剂 功能 的高分子化合物。(消耗自身) 2. 高分子化学反应催化剂
2
高分子试剂与高分子催化剂的优越性 (1)稳定性和安全性: 高分子骨架的引入对功能基具有一定的屏蔽作用,可大大提 高其稳定性;其次高分子化后可大大减小试剂的挥发性,提高
安全性。
(2)易回收、再生和重复使用: 可降低成本和减少环境污染。 (3)化学反应的选择性更高: 利用高分子载体的空间立体效应,
1
本章主要内容及要求
掌握高分子试剂、高分子催化剂主要种类及其功能应 用; 了解高分子试剂、催化剂的构效关系; 了解高分子试剂和高分子催化剂的特点、品种、制备 及应用; 了解固相合成与模版聚合的概念及特点; 了解固相合成多肽的基本原理和步骤; 了解固定化酶的概念、特点及主要固定化方法;
20
O N C N H2O N H N H
二环己基碳二亚胺
二环己基脲
21
ຫໍສະໝຸດ Baidu
4. 重复2、3步,按指定次序增加氨基酸链节,直至合成所需多肽: CH2CH … n
CH2OCO CHNHCO CHNH CO CHNHR2 R1 R'1 R''1
5. 加酸,使苄酯键酸解,将多肽从载体上脱下,同时脱保护基:
12
3 高分子传递试剂
含义:将高分子骨架上所带的化学基团传递给其它 低分子反应物,使其被卤化、酰基化、烷基化等。 包括: 高分子卤化试剂 高分子酰基化试剂 高分子烷基化试剂 高分子偶氮化试剂 高分子偶合试剂 高分子亲核试剂 ……
13
高分子卤代试剂
含活性高的介稳态卤原子,通过亲核取代或亲电加成, 完成有机合成中的卤代反应。
说明:
每步反应后皆分离出中间体小球; 每加入氨基酸皆过量,使小球充分反应; 亦可将蛋白质固定于高分子载体上,进行逐步的Edmon降解,以测定氨 基酸序列。
22
低聚核苷酸的合成 核酸 多聚核苷酸 降解 核苷酸 (基本结构单元)
分解
核苷 磷酸
分解
碱基-戊糖

碱基已保护的核苷固定于载体(氯球)上; 反复与磷酸、核苷缩合,依次增加磷酸、核苷链节; 直至得到所需低(多)聚核苷酸; 切断苄酯键,使终产物与载体分离,同时脱去键基的保护基。
高分子活性酯—用于合成多肽: 高分子酸酐
15
高分子烷基化试剂
在有机物中引入烷基或芳基,以增长碳骨架。 主要包括:
聚巯甲基苯乙烯; 含-N=N-NHCH3叠氮结构的高分子; 三苯膦基苯乙烯络合有机铜试剂
16
第三节 高分子载体上的固相合成 问题的提出:合成多肽等的有机合成反应步骤复杂、 难于分离、总产率低、周期长。 1963, Merrifield首次提出。(1984, Nobel 化学奖) 含义:采用不溶于反应体系的低交联度高分子材料作 为载体,将反应试剂通过与高分子上活性基的反应固 定于其上。反应过程中中间产物始终与载体相连,从 而使有机合成在固相上进行。反应完成后再将产物从 载体上脱下。
9
高分子过氧化物氧化剂 peroxyacides polymeric oxidant
指含有过氧酸结构(—CO—O—OH)的高分子氧化剂,高分子过氧 酸最重要的用途是将烯烃氧化成环氧化合物。与低分子过氧酸试 剂相比,高分子骨架的引入使其化学稳定性大大提高,在20℃下 可以保存70天,并消除了爆炸危险。高分子过氧酸的制备多以聚 苯乙烯为原料,经过乙酰化、氧化反应得到聚乙烯苯甲酸,然后 与双氧水反应得到高分子过氧酸。或者聚甲基丙烯酸甲酯为原料, 经碱性水解释放出羧基,再与双氧水反应实现过氧化。
CH2CH
n
CH2CH
CH2Cl
CHCH2
最常用交联珠状的P(St-co-DVB)
19
基本原理及步骤 1. 一个氨基酸分子(反应物)通过与载体上功能基的反应固定于 载体,形成固化键(苄酯键):
保护基 R1 HOOC-CHNHR2 碱 CH2Cl CH2OCO CHNHR2 R1
CH2CH
SO3H CH2NR3OH
酸催化用树脂
27
碱催化用树脂
2. 高分子配位化合物(金属络合物) 催化剂
组成: 高分子配体 PS,PVC,PA,有机硅,聚乙烯吡啶,等 交联有机高分子 甲壳素,羊毛,蚕丝等 无机高分子 中心金属离子 一种 多种 SiO2, Al2O3等金属氧化物 PS,聚吡啶
硅胶,聚金属胺烷
17

优势: 分离纯化步骤简化; 反应总产率高; 合成方法可程序化、自动化进行。 意义:可进行分子设计,合成有特定序列的高分子 含124个氨基酸残基的核糖核酸酶A,1960’s, Merrifield & Gutle; 含188个氨基酸残基的人类生长激素 应用领域: 有机合成; 生物活性大分子蛋白质、低聚核苷酸(多肽)、酶、寡糖 等的定向合成; 手性不对称合成及消旋体的析离
10
高分子硒氧化剂 polymeric oxidant of selenium oxidate
指含有硒氧化物(—SeO—)的高分子氧化剂。硒氧化物试剂是一种 能够将烯烃氧化成邻二羟基化合物,将芳香环外甲基氧化成醛的选 择性氧化剂。虽然有机硒化合物是常用的氧化试剂,但是小分子有 机硒有毒,并具有恶臭,对工业化使用不利。高分子化的硒试剂可 以消除上述缺点。高分子硒试剂的制备通常以聚对氯苯乙烯为原料, 与硒酚钠反应生成二苯硒醚型高分子硒试剂。
18
固相合成的基本原理及步骤 —多肽的合成
多肽合成中的载体: (氯甲基化苯乙烯-二乙烯基苯)共聚物: 载体选择的原则:
不溶于普通溶剂; 有一定刚性和柔性,机械稳定性好; 功能基分布均匀,可定量分析; 功能基易被反应试剂接近; 固相无副反应; 易于再生,重复使用。
相关文档
最新文档