试析一类新型的tio,2、zro,2包膜的含氮、膦配体混合膦酸锆负载络合钯催化剂的合成、表征及催化羰化反应性能研究

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1、西南师范大学硕士学位论文一类新型的TiO<,2>、ZrO<,2>包膜的含氮、膦配体混合膦酸锆负载络合钯催化剂的合成、表征及催化羰化反应性能研究姓名：王强申请学位级别：硕士专业：应用化学指导教师：傅相锴2003.6.1一类新型的TiO：、ZrO：包膜的含氮、膦配体混合膦酸锆负载络合钯催化剂的合成、表征及催化羰化反应性能研究学科专业：应用化学研究方向：有机催化指导教师：傅相锴教授作者：王强(2000228)摘要，／过渡金属均相络合催化剂催化的氢化、氧化，尤其是羰化反应包括氢甲酰化反应奇以生产成百上于万吨的化工产品，是开展绿色化学“原子经济”型反应最有前途的一类催化反应，这

2、些过渡金属催化剂的分离回收和重复使用是影响这类反应工业化应用的最大障碍，也是近年来有机催化领域的研究热点。目前．解决该难题的方法之一是均相络合催化剂的多相化即负载或固载，以求既保持原有均相络合催化剂的性能优点．又减少或根除过渡金属的流失．实现催化剂的重复使用，降低生产成本、简化操作，便于工业化应用，提高经济效益，减少环境污染。此外均相络合催化剂多相化后。由于“高分子效应”和“微环境效应”还有可能改善催化剂的催化性能。磷酸氢错、亚磷酸氢锆和有机膦酸锆是一类优良的层状材料．具有固定的层状结构和较大的比表面积，不溶于水和有机溶剂，能耐一定的酸度和碱度，有较高的化学稳定性、热

3、稳定性和机械强度。典型的t1．磷酸氢错、有机膦酸锆以及有机一无机混合磷酸锆具有数十至数百m2／g的比表面，可以通过吸附、插入、夹入、嵌入、悬挂、柱撑或成键连入一定尺寸的有机基团来调节层间距大小，从而在a-磷酸氢锆优良稳定的骨架上引入不同的活性基团或活性中心以制各不同用途的离子筛、催化剂和催化剂载体。我们课题组在国内较早开展功能化的有机一无机混合磷酸盐催化剂领域的研究，首次将功能化的有机一无机混合磷酸锆催化剂的研究拓展到过渡金属负载络合催化剂的新领域。首次制各了一系列有机侧链带有O、N、P等配位基团的有机一无机混合磷酸锆催化剂载体．包括有机侧链含有胺衍生物、多胺衍生物、

4、氨基酸衍生物、含Ph2P-N基团衍生物和Ph2PM2H2-N基团衍生物有机膦酸的混合磷酸锆催化剂载体及其相应的过渡金属钯催化剂。这类负载络合催化剂具有很高的催化加氢活性和一定的羰化反应活性和优良的重复使用性。由于多相催化反应的反应中心主要集中在催化剂表面与溶剂和底物接触的部位．因此催化剂表面起催化作用的官能团才是催化反应的主要活性中心。为了充分发挥、。P官能团的催化作用．尽量把起催化作用的官能团集中在催化剂的表面。上，本文以多胺乙基膦酸作为提供含氨有机侧链的有机膦酸原料，Ti02和Zr02作为初级载体，将多胺乙基膦酸一磷酸氢锆包膜于金属氧化物粉末表面，首次制备了14种

5、不同负载率的Ti02及4种Zr02表面包膜的多胺乙基膦酸一磷酸氢锆载体(简称ZPP／Ti02及ZPP／Zr02)。在多胺乙基膦酸原料的合成过程中本文尝试运用3‘PNMR和”CNMR对合成过程进行监测，并根据表征结果对多胺乙基膦酸的制备过程和后处理的操作的合理性进行了解释。／本论文制各了季鳞盐[Ph2P+(CH20H)2]cl一用于对ZPP／Ti02表面的部分活性N—H进彳宁二苯膦甲基化，首次制备了14种新型二苯膦甲基化的负载络合N、P配体。作者运用模型反应探索最佳『Ph2P+(CH20H)2]Cl一与ZPP／Ti02的投料比，发现按zPP／ri02中有机侧链上氮原子上

6、活r}生氢含量的55～60mol％投料能够得到最佳季鳞盐转化率和有机侧链氮原子上活性氢的转化率。14种负载络合配体继续与PdCl2反应制得相应得14种过渡金属负载络合钯催化荆。首次运用这些催化剂进行了催化氯苄羰基化合成苯乙酸催化反应性能的研究，国内外未见相关研究报道。实验发现在NaOH强碱水溶液，正丁醇作为有机相，PTC存在．55℃，体系压力lMpa和反应24小时的条件下，有几种催化剂表现出较好的催化性能，苯乙酸的收率在85％以上，筛选出一种催化剂进行催化剂重复使用性能研究，使用18次后，催化活性未见明显下降，苯乙酸的收率基本维持在85％左右。本文运用红外光谱对催化反

7、应使用前后的催化剂结构进行了表征，发现P—Ph伸缩化效果较好的催化剂进行进一步改性尝试，制各了3种用亚磷酸或PVP改性的多胺乙基膦酸一(亚)磷酸氢锆包膜氧化物的新型载体，3种表面部分活性N—H二苯膦甲基化的负载络合配体以及3种相应的过渡金属负载络合钯催化剂。将制得的催化剂运用于催化氯苄羰基化反应制备苯乙酸的催化性能研究，均有良好的催化活性。关键词：二氧化钛；二氧化锆i多胺乙基∈章j!翻唾葛F兰幕鼯两流_『葡铮≥高Ⅷ乙酸，表每厂一——弋_、hJo。—’-_—————／bStudyontheSynthesis，CharacterizationofNewT