改性石墨负载型钯催化剂上4-溴甲苯和苯硼酸Suzuki研究

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钯催化的Suzuki交叉偶联反应由于可以高效地构建碳-碳键,是有机合成中最重要的工具之一。在催化剂制备过程中,载体在增强活性金属的催化性能的同时,对活性金属的分散和稳定起着重要的作用。碳材料因其大的表面积、稳定的物理化学性质和可调的表面基团而受到研究者的青睐,但是碳材料作为催化剂载体受到其表面结构的限制,特别是其固有的含氧基团无法为活性金属离子提供足够的位点。故而,研究有效的催化剂载体用来分散并负载活性金属,增强催化剂对反应的催化性能具有举足轻重的作用。本论文采用石墨作为载体,利用两种不同的改性方法制备改性石墨,制备了负载Pd基催化剂,并研究了该催化剂催化4-溴甲苯和苯硼酸Suzuki反应的催化活性,具体内容如下:(1)通过用表面活性剂改性石墨,设计并合成了一系列以S=O官能团(SDBS、SDS-SO4、SDS-SO3)的表面活性剂改性石墨负载Pd基磁性多相钯催化剂(FeOx-Pd/G-(M1))。在温和条件下,FeOx-Pd/G-(SDBS)催化剂高效催化了4-溴甲苯与苯硼酸的Suzuki偶联反应,4-溴甲苯的转化率和4-甲基联苯产率分别为97%和81%。通过FT-IR、SEM-EDS、TEM、XRD和VSM对催化剂的理化性质和磁性进行了表征。同时,制备的FeOx-Pd/G-(SDBS)催化剂在外加磁场下很容易回收,经过5次回收试验,收率达到70%。(2)通过用氨基硅烷偶联剂APTES改性石墨,成功地制备了改性石墨负载的钯基催化剂(Pd/Gx-NH2(M2))。通过FT-IR、SEM-EDS、TEM以及XRD表征了催化剂(Pd/Gx-NH2(M2))表观形貌和晶型等物理化学性质。在相同的反应条件下,确定出催化剂制备最优条件:采用325目石墨作为载体,0.5M HNO3对石墨进行预处理,然后用甲苯作为氨基硅烷化溶剂,使用还原剂Na2SO3制备的催化剂(Pd/G1-NH2(C7H8)),产物4-甲基联苯的产率达到了90%,4-溴甲苯的转化率达到了98%。
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