实验4-高分子载体催化剂
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实验 4 高分子载体催化剂的制备及应用
一、实验目的 了解以高分子为载体的催化剂概念，制备一个高分子载体催化剂并试验其催
化活性。 二、实验原理
高分子催化剂是功能高分子中的一个类型。功能高分子即那些具有某种功能 作用的高分子，如反应性高分子、Байду номын сангаас分子络合物、离子交换树脂、氧化还原树脂、 感光树脂、医药高分子、高分子表面活性剂以及高分子催化剂等等．功能高分子 是近年来得到飞速发展的一个十分重要的研究领域．
在一 250m1 装有搅拌器的三口瓶中，加入 1g 聚苯乙烯白球，15ml HCCl3 和 0.2mlSnCl4，在水浴上加热搅拌．在回流温度下反应 2h(反应瓶上装有回流冷凝器) 后依次用乙醚、丙酮洗涤两次．收集产物，真空干燥后备用 SnCl4—聚苯乙烯载体催化剂催化 —甲基苯乙烯的聚合反应 在 50ml 干燥锥形瓶 中加入 1gSnCl4—聚苯乙烯载体催化剂和 10ml 经减压蒸馏过的 —甲基苯乙烯单 体(瓶中预先放入一个电磁搅拌磁性转子，单体用注射器加入)和 5ml 无水二氯甲 烷，在室温下搅拌反应．10min 后用注射器抽取 2.0ml 反应液注入 20ml 无水甲醇 中沉淀出白色聚 —甲基苯乙烯．聚合 lh 后将剩余的反应液中的聚合物沉淀出来。 聚合物经洗涤干燥后称重，测转化率。
将苯乙烯—二乙烯基苯共聚物小球与无水三氯化铝在 HCCl3 中一起搅拌一段 时间．共聚物小球在 CS2 中溶胀，HCCl3 与聚合物形成可以下式表示的络合物：
CH2 CH
---AlCl3
由于络合物的形成，聚合物小球产生颜色，而且随着制备过程中 AlCl3 浓度的 增加，小球的颜色加深，聚合物的红外光谱产生新的吸收频带（1650cm-1)，而且 AlCl3 的稳定性增大，若将此种催化剂暴露在大气中，一年后仍有催化活性．此外， 以高分子为载体也为那些易燃和怕水的催化剂提供了一个有效的保护办法。 三、实验部分： 3.1 试剂和仪器：
功能高分子中的活性基团常常是以共价键的形式连在高分子链上的．高分子 催化剂中的固定化酶就是将酶分子以共价键的方式固定在高分子链上．使用这种 催化剂的一个最明显的优点是催化剂与反应物及产物之间的分离很容易实现，催 化剂不易受损失。将连有催化活性组分的高分子称为高分子催化剂，因为在这种 情况下催化活性基团已经成为高分子的一部分了．与此相对照，若以非共价键的 形式将低分子催化剂固定在高分子材料上则得到以高分子为载体的催化剂即高分 子载体催化剂。
3.2 实验步骤： （1）AlCl3-聚苯乙烯载体催化剂的制备及应用 在一个装有搅拌器、回流冷凝器
和滴液漏斗的干燥三口瓶中加入 1g 聚苯乙烯白球、15ml HCCl3、0.7g 无水 AlCl3 粉末。在热水浴上搅拌反应 45 分钟，反应混合物变为深红色．冷却，小心地从漏 斗中加入 10m1 水，搅拌以水解过量的 A1Cl3，颜色遂渐变化为桔黄色至浅黄色。
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说明： (1)所用聚苯乙烯小球的二乙烯基苯含量及小球颗粒度可根据商品选定，一般二乙 烯基苯含量在 3—7％之间，粒度为 20~100 目。 (2)HCCl3 为有毒液体．反应结束后应先使体系降温而后再作其它处理，不要在回流 温度下使 HCCl3 蒸汽与外界空气接触。 (3)可以用苯或其它合适的溶剂代替 CS2。用苯效果更好，因可在较高温度下使聚 合物溶胀。 (4)可以选用其它催化剂代替 A1Cl3或 SnCl4。也可增大催化剂用量以缩短反应时间。 四、思考题： 1．高分子载体催化剂有何优点?有何缺点？ 2．除本实验所用之 AlCl3、SnCl4 外，还有哪些常用的化合物可能与苯乙烯小球制 成高分子载体催化剂？
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用布氏漏斗过滤出聚苯乙烯小球，再依次用 10ml 水、3ml 丙酮、和 3ml 乙醚 和 3ml 热的正丁醇将小球洗净、晾干或真空烘干后备用。
AlCl3-聚苯乙烯载体催化剂催化酯反应 在一 150ml 圆底烧瓶中放入 10gAlCl3 —聚苯乙烯催化剂、7.5g 丙酸、15ml 正丁醇和 20ml 苯及几粒沸石，装上油水分 离器，分水器内加满苯。在水浴上加热(~95℃)，待水分分离器中山现约 0.5ml 水 (约需 2h)以后，停止反应，过滤反应混合物，回收催化剂小球，滤液用 5％NaCO3 水溶液洗涤两次，用饱和 CaCl2 水溶液洗涤三次，再用无水 MgSO4 干燥。蒸馏，收 集 144-146℃产物丙酸丁酯，称重．计算产率。 （2）SnCl4—聚苯乙烯载体催化剂的制备及应用
（1）苯乙烯—二乙烯基苯共聚物小球，HCCl3，无水 A1Cl3 粉末,丙酮，乙醚，
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正丁醇，丙酸，苯，碳酸钠，氮化钙，无水硫酸镁。 搅拌器，三口瓶，滴液漏斗，回流冷凝器，水浴．圆底烧瓶，油水分离装置，
水浴，漏斗。 (2)苯乙烯—二乙烯基苯共聚物小球，HCCl3，SnCl4，乙醚，丙酮，а—甲基
苯乙烯，二氯甲烷，甲醇。 搅拌器，三口瓶，锥形瓶，注射器，水浴，回流冷凝器。
一、实验目的 了解以高分子为载体的催化剂概念，制备一个高分子载体催化剂并试验其催
化活性。 二、实验原理
高分子催化剂是功能高分子中的一个类型。功能高分子即那些具有某种功能 作用的高分子，如反应性高分子、Байду номын сангаас分子络合物、离子交换树脂、氧化还原树脂、 感光树脂、医药高分子、高分子表面活性剂以及高分子催化剂等等．功能高分子 是近年来得到飞速发展的一个十分重要的研究领域．
在一 250m1 装有搅拌器的三口瓶中，加入 1g 聚苯乙烯白球，15ml HCCl3 和 0.2mlSnCl4，在水浴上加热搅拌．在回流温度下反应 2h(反应瓶上装有回流冷凝器) 后依次用乙醚、丙酮洗涤两次．收集产物，真空干燥后备用 SnCl4—聚苯乙烯载体催化剂催化 —甲基苯乙烯的聚合反应 在 50ml 干燥锥形瓶 中加入 1gSnCl4—聚苯乙烯载体催化剂和 10ml 经减压蒸馏过的 —甲基苯乙烯单 体(瓶中预先放入一个电磁搅拌磁性转子，单体用注射器加入)和 5ml 无水二氯甲 烷，在室温下搅拌反应．10min 后用注射器抽取 2.0ml 反应液注入 20ml 无水甲醇 中沉淀出白色聚 —甲基苯乙烯．聚合 lh 后将剩余的反应液中的聚合物沉淀出来。 聚合物经洗涤干燥后称重，测转化率。
将苯乙烯—二乙烯基苯共聚物小球与无水三氯化铝在 HCCl3 中一起搅拌一段 时间．共聚物小球在 CS2 中溶胀，HCCl3 与聚合物形成可以下式表示的络合物：
CH2 CH
---AlCl3
由于络合物的形成，聚合物小球产生颜色，而且随着制备过程中 AlCl3 浓度的 增加，小球的颜色加深，聚合物的红外光谱产生新的吸收频带（1650cm-1)，而且 AlCl3 的稳定性增大，若将此种催化剂暴露在大气中，一年后仍有催化活性．此外， 以高分子为载体也为那些易燃和怕水的催化剂提供了一个有效的保护办法。 三、实验部分： 3.1 试剂和仪器：
功能高分子中的活性基团常常是以共价键的形式连在高分子链上的．高分子 催化剂中的固定化酶就是将酶分子以共价键的方式固定在高分子链上．使用这种 催化剂的一个最明显的优点是催化剂与反应物及产物之间的分离很容易实现，催 化剂不易受损失。将连有催化活性组分的高分子称为高分子催化剂，因为在这种 情况下催化活性基团已经成为高分子的一部分了．与此相对照，若以非共价键的 形式将低分子催化剂固定在高分子材料上则得到以高分子为载体的催化剂即高分 子载体催化剂。
3.2 实验步骤： （1）AlCl3-聚苯乙烯载体催化剂的制备及应用 在一个装有搅拌器、回流冷凝器
和滴液漏斗的干燥三口瓶中加入 1g 聚苯乙烯白球、15ml HCCl3、0.7g 无水 AlCl3 粉末。在热水浴上搅拌反应 45 分钟，反应混合物变为深红色．冷却，小心地从漏 斗中加入 10m1 水，搅拌以水解过量的 A1Cl3，颜色遂渐变化为桔黄色至浅黄色。
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说明： (1)所用聚苯乙烯小球的二乙烯基苯含量及小球颗粒度可根据商品选定，一般二乙 烯基苯含量在 3—7％之间，粒度为 20~100 目。 (2)HCCl3 为有毒液体．反应结束后应先使体系降温而后再作其它处理，不要在回流 温度下使 HCCl3 蒸汽与外界空气接触。 (3)可以用苯或其它合适的溶剂代替 CS2。用苯效果更好，因可在较高温度下使聚 合物溶胀。 (4)可以选用其它催化剂代替 A1Cl3或 SnCl4。也可增大催化剂用量以缩短反应时间。 四、思考题： 1．高分子载体催化剂有何优点?有何缺点？ 2．除本实验所用之 AlCl3、SnCl4 外，还有哪些常用的化合物可能与苯乙烯小球制 成高分子载体催化剂？
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用布氏漏斗过滤出聚苯乙烯小球，再依次用 10ml 水、3ml 丙酮、和 3ml 乙醚 和 3ml 热的正丁醇将小球洗净、晾干或真空烘干后备用。
AlCl3-聚苯乙烯载体催化剂催化酯反应 在一 150ml 圆底烧瓶中放入 10gAlCl3 —聚苯乙烯催化剂、7.5g 丙酸、15ml 正丁醇和 20ml 苯及几粒沸石，装上油水分 离器，分水器内加满苯。在水浴上加热(~95℃)，待水分分离器中山现约 0.5ml 水 (约需 2h)以后，停止反应，过滤反应混合物，回收催化剂小球，滤液用 5％NaCO3 水溶液洗涤两次，用饱和 CaCl2 水溶液洗涤三次，再用无水 MgSO4 干燥。蒸馏，收 集 144-146℃产物丙酸丁酯，称重．计算产率。 （2）SnCl4—聚苯乙烯载体催化剂的制备及应用
（1）苯乙烯—二乙烯基苯共聚物小球，HCCl3，无水 A1Cl3 粉末,丙酮，乙醚，
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正丁醇，丙酸，苯，碳酸钠，氮化钙，无水硫酸镁。 搅拌器，三口瓶，滴液漏斗，回流冷凝器，水浴．圆底烧瓶，油水分离装置，
水浴，漏斗。 (2)苯乙烯—二乙烯基苯共聚物小球，HCCl3，SnCl4，乙醚，丙酮，а—甲基
苯乙烯，二氯甲烷，甲醇。 搅拌器，三口瓶，锥形瓶，注射器，水浴，回流冷凝器。