高分子催化劑

功能高分子材料

高分子催化劑&

高分子試劑

提綱高分子催化劑簡介離子交換樹脂聚合物負載催化劑固定化酶高分子試劑簡介高分子螯合劑高分子偶聯(lián)劑高分子氧化還原劑固相合成高分子催化劑:簡介

高分子催化劑的結構特征高分子催化劑的物理性質不溶于極性或非極性溶劑：異相催化反應良好的機械強度:常用于柱或管式反應器優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，e.g.磺酸樹脂催化劑在120C仍保持催化活性交聯(lián)網(wǎng)狀結構為什么采用高分子催化劑?催化劑與反應體系處于不同相，很容易分離，保證催化劑多次重復使用，有利于工業(yè)化大生產(chǎn);對水與空氣的化學穩(wěn)定性高，易于操作;由于高分子效應可提高催化反應的活性與反應速率，從而提高產(chǎn)量與產(chǎn)率；具有良好的化學選擇性與立體選擇性.離子交換樹脂簡介離子交換樹脂的交換原理離子交換樹脂的結構特征高分子鏈：作為骨架，決定離子交換的動力學行為大多數(shù)樹脂具有交聯(lián)結構，可分為兩類:大孔型:即使在無溶劑條件下也可工作凝膠型:必須需要溶劑或被吸附物質溶脹高分子鏈功能基:決定交換反應的交換容量與選擇性分類按功能基分:強酸型、弱酸型、強堿型、弱堿型、內鎓鹽型按電荷分:陽離子型、陰離子型影響吸附-解吸附的因素

反離子的親合性,具體因素有：離子尺寸大小、價態(tài)、離子的硬度、組成、空間結構等……工業(yè)中進行離子交換的方法離子交換樹脂離子交換薄膜兩種材料的化學結構相同+_極極Na+H+Cl-離子交換樹脂的結構陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂陽離子交換樹脂合成:強酸型弱酸型陽離子交換樹脂Nafion樹脂:多種全氟磺酸樹脂的總稱。合成舉例特點：-SO3H有利于吸附極性溶劑，含氟骨架保證了熱穩(wěn)定性與化學穩(wěn)定性可催化的反應：?；磻⒚训暮铣?、Diels-Alder反應、環(huán)氧開環(huán)反應……陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂合成離子交換樹脂：催化劑酸堿催化反應

酯化反應羥醛縮合產(chǎn)物反應物高分子負載的金屬有機化合物負載類型高分子與金屬原子直接相接高分子作為金屬的配體

配體的結構特征:

具有孤對電子的原子，如P,S,O,N等

離域

π-電子體系高分子負載的金屬有機化合物的合成一般方法:高分子+具有反應活性的配合物(I)功能單體作配體(II)聚合功能化的配位化合物(III)

X+Y+XY功能基沿高分子主鏈的分布隨機分布，符合統(tǒng)計原則均勻分布高分子負載的金屬有機化合物:實例I催化劑合成:方法I和III應用EnergystorageEnergyrelease高分子負載的金屬有機化合物:實例II合成:方法II催化反應:氫加成反應反應中所需H2

的壓力較低,PH2~1MPa,反應過程的腐蝕小，對氧敏感性降低（反應可在空氣氣氛中進行）。硅基高分子催化劑合成Si-OH(硅醇)+ROH→Si-O-RSi-OH(硅醇)+RCOOH→Si-OCORThinol(-SH)modified實例:高分子相轉移催化劑發(fā)展相轉移催化劑的必要性反應物的偶極差別明顯導致其無法同時溶于同一種溶劑反應只能發(fā)生在界面，導致整個反應的速率低，產(chǎn)率不高盡管強極性非質子性溶劑，如HMPA,DMSO,DMF可解決溶解度的問題，但去除這些高沸點溶劑往往費時費力。

相轉移催化劑XNaCN高分子相轉移催化劑實例相轉移催化劑應用實例RX+Y→RZY=Cl-,Br-,I-,F-Y=PhCH-CNY=CN-固定化酶固定化酶的重要性分離酶變的十分簡便;盡管酶的催化活性在固定化后會有所減弱，但酶可被回收重復使用，;生產(chǎn)成本得到極大地降低（通常酶都很貴重）；使整個生產(chǎn)過程易于實現(xiàn)自動化；……如何實現(xiàn)酶的固定化固定化酶過程中必須遵循的原則酶被固定化后將不溶于水或反應介質，使得分離工作簡單化；酶的活性位點應在固定化過程中不受影響或受到的影響甚微，應盡量避免在固定化過程中使用強酸、強堿、高溫、高壓等條件，固定過程中應選用酶中沒有催化活性的部位進行反應；高分子基體應具有足夠強的機械強度和化學穩(wěn)定性。酶的固定化過程中對高分子骨架的要求不溶于反應溶劑含有一定的親水性基團,保證體系具有一定的潤濕性高分子骨架應具有比較強的反應活性如何實現(xiàn)酶的固定化固定化酶：實例化學方法偶聯(lián)反應存在于酪氨酸存在于組氨酸中的咪唑基化學方法偶聯(lián)反應固定化酶：實例固定化酶：實例化學方法偶聯(lián)反應固定化酶：實例化學方法縮合反應開環(huán)反應SiO2SiO2SiO2固定化酶：實例化學方法過渡金屬催化的偶聯(lián)反應交聯(lián)反應作業(yè):寫出上述所有固定化酶過程中的反應方程式。固定化酶：實例物理方法包埋法酶+單體溶液聚合反應所存在的問題：固定化后的酶很容易從聚合物基體上脫附。固定化酶：實例物理方法微膠囊法酶產(chǎn)物反應物半透膜固定化酶的應用合成立體專一性的氨基酸合成6-氨基盤尼西林酸（6-aminopenicillanicacid）固定化酶的應用酶電極:將酶通過一定方法固定在電極表面。靈敏度高，可檢測極微量樣品具有高度選擇性體積小，小到可以插入某些細胞內測定細胞液的組成

酶電極實例：乳酸儀測定血液中乳酸含量

L-lacticacid(乳酸)+O2H2O2+Pyruvicacid(丙酮酸)H2O2O2+2H++2e-Ptelectrode聚碳酸酯乳酸鹽