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(fù)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(jié)構(gòu)特征高分子催化劑的物理性質(zhì)不溶于極性或非極性溶劑：異相催化反應(yīng)良好的機(jī)械強(qiáng)度:常用于柱或管式反應(yīng)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(jié)構(gòu)為什么采用高分子催化劑?催化劑與反應(yīng)體系處于不同相，很容易分離，保證催化劑多次重復(fù)使用，有利于工業(yè)化大生產(chǎn);對水與空氣的化學(xué)穩(wěn)定性高，易于操作;由于高分子效應(yīng)可提高催化反應(yīng)的活性與反應(yīng)速率，從而提高產(chǎn)量與產(chǎn)率；具有良好的化學(xué)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(jié)構(gòu)特征高分子鏈：作為骨架，決定離子交換的動力學(xué)行為大多數(shù)樹脂具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)，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(zhì)溶脹高分子鏈功能基:決定交換反應(yīng)的交換容量與選擇性分類按功能基分:強(qiáng)酸型、弱酸型、強(qiáng)堿型、弱堿型、內(nèi)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(jià)態(tài)、離子的硬度、組成、空間結(jié)構(gòu)等……工業(yè)中進(jìn)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(xué)結(jié)構(gòu)相同+_極極Na+H+Cl-離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂陽離子交換樹脂合成:強(qiáng)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(diǎn)：-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(xué)穩(wěn)定性可催化的反應(yīng)：酰基化反應(yīng)、醚的合成、Diels-Alder反應(yīng)、環(huán)氧開環(huán)反應(yīng)……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(yīng)

酯化反應(yīng)羥醛縮合產(chǎn)物反應(yīng)物高分子負(fù)載的金屬有機(jī)化合物負(fù)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(jié)構(gòu)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(fù)載的金屬有機(jī)化合物的合成一般方法:高分子+具有反應(yīng)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(jī)分布，符合統(tǒng)計(jì)原則均勻分布高分子負(fù)載的金屬有機(jī)化合物:實(shí)例I催化劑合成:方法I和III應(yīng)用EnergystorageEnergyrelease高分子負(fù)載的金屬有機(jī)化合物:實(shí)例II合成:方法II催化反應(yīng):氫加成反應(yīng)反應(yīng)中所需H2

的壓力較低,PH2~1MPa,反應(yīng)過程的腐蝕小，對氧敏感性降低（反應(yīng)可在空氣氣氛中進(jìn)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(shí)例:高分子相轉(zhuǎn)移催化劑發(fā)展相轉(zhuǎn)移催化劑的必要性反應(yīng)物的偶極差別明顯導(dǎo)致其無法同時(shí)溶于同一種溶劑反應(yīng)只能發(fā)生在界面，導(dǎo)致整個(gè)反應(yīng)的速率低，產(chǎn)率不高盡管強(qiáng)極性非質(zhì)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(diǎn)溶劑往往費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

相轉(zhuǎn)移催化劑XNaCN高分子相轉(zhuǎn)移催化劑實(shí)例相轉(zhuǎn)移催化劑應(yīng)用實(shí)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(fù)使用，;生產(chǎn)成本得到極大地降低（通常酶都很貴重）；使整個(gè)生產(chǎn)過程易于實(shí)現(xiàn)自動化；……如何實(shí)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(yīng)介質(zhì)，使得分離工作簡單化；酶的活性位點(diǎn)應(yīng)在固定化過程中不受影響或受到的影響甚微，應(yīng)盡量避免在固定化過程中使用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫、高壓等條件，固定過程中應(yīng)選用酶中沒有催化活性的部位進(jìn)行反應(yīng)；高分子基體應(yīng)具有足夠強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)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(yīng)溶劑含有一定的親水性基團(tuán),保證體系具有一定的潤濕性高分子骨架應(yīng)具有比較強(qiáng)的反應(yīng)活性如何實(shí)現(xiàn)酶的固定化固定化酶：實(shí)例化學(xué)方法偶聯(lián)反應(yīng)存在于酪氨酸存在于組氨酸中的咪唑基化學(xué)方法偶聯(lián)反應(yīng)固定化酶：實(shí)例固定化酶：實(shí)例化學(xué)方法偶聯(lián)反應(yīng)固定化酶：實(shí)例化學(xué)方法縮合反應(yīng)開環(huán)反應(yīng)SiO2SiO2SiO2固定化酶：實(shí)例化學(xué)方法過渡金屬催化的偶聯(lián)反應(yīng)交聯(lián)反應(yīng)作業(yè):寫出上述所有固定化酶過程中的反應(yīng)方程式。固定化酶：實(shí)例物理方法包埋法酶+單體溶液聚合反應(yīng)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(shí)例物理方法微膠囊法酶產(chǎn)物反應(yīng)物半透膜固定化酶的應(yīng)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(yīng)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(xì)胞內(nèi)測定細(xì)胞液的組成

酶電極實(shí)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