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《武汉理工大学》 2017年
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新型金属Salen配合物的合成及其催化性能的研究

李玉刚  
【摘要】:由于金属Salen配合物结构可变性强、共轭性高和金属离子的多价态,常作为催化剂应用于一些有机反应,也可作为电极材料应用于电化学领域。本文主要以水杨醛为初始物、分别通过Friedel-Crafts酰基化和Claisen重排两种路线合成了Salen配体和金属Salen配合物,并将配合物应用到电化学、催化H_2O_2氧化HQ反应和烯烃的环氧化反应中。主要工作如下:(Ⅰ)基于Friedel-Crafts酰基化和Claisen重排设计合成了两种Salen配体,双(3-羟基-4-醛基苯甲酰苯)缩反式-1,2环己二胺(配体a)和双(2-烯丙基氧基苯甲醛)缩反式-1,2环己二胺(配体b)。这两个配体与铜离子配位,得到相应的金属Salen配合物a和b,通过X射线单晶衍射法对金属Salen配合物a与b进行表征,确定了其结构。另外,由于配体b的C=C具有反应活性,我们将配体b与锰离子配位,并将C=C进一步反应使其变成环氧键,得到金属Salen配合物c。(Ⅱ)研究了金属Salen配合物a和c对苯乙烯、1-辛烯和大豆油的环氧化反应的催化作用,探讨了温度、反应时间、催化剂的用量及n(氧源)/n(底物)对反应的影响。实验结果表明金属Salen配合物a和c对烯烃的环氧化反应具有一定的催化能力。从底物来比较,同一催化剂的催化效率是1-辛烯苯乙烯大豆油,说明催化剂对空间位阻小的底物催化效率更高一些。而对于同一种底物,金属Salen配合物c的催化效果比金属Salen配合物a好。在最优条件下,金属Salen配合物c作催化剂时,苯乙烯的的转化率达到51.0%,选择性达到64.0%;1-辛烯的转化率达到58.8%,选择性达到69.6%;大豆油的转化率达到33.0%,选择性达到51.0%。(Ⅲ)用紫外可见光谱法研究了金属Salen配合物a对H_2O_2氧化对苯二酚(HQ)的催化作用,探讨了温度、pH值和[H_2O_2]/[金属Salen配合物a]比值对反应速率的影响,发现当温度为37.5℃、pH=7.0、[H_2O_2]/[金属Salen配合物a]的比值为70时催化效果最好。(Ⅳ)将金属Salen配合物a和b用来修饰电极(M-Salen-a/GCE和M-Salen-b/GCE),通过循环伏安法、计时电流法等电化学方法研究了这两种修饰电极对HQ和H_2O_2电化学反应的电催化性能,结果显示两种修饰电极均具有很好的电催化活性。在优化条件下,两种修饰电极对HQ和H_2O_2的检测均表现出较高的灵敏度和较宽的检测范围。两种修饰电极检测H_2O_2的线性范围都为0.1~1807μM。对于HQ的检测,M-Salen-a/GCE的检测范围为0.05~2261μM,M-Salen-b/GCE的检测范围为0.05~1708μM。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O641.4;O643.36

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