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固载配合铂催化剂催化烯烃硅氢加成反应的研究

戴延凤  
【摘要】:硅氢加成反应是有机硅化学中生成C—Si键最重要的方法之一,通过硅氢加成反应可以合成许多含官能团的有机硅单体和聚合物。如苯乙烯与甲基二氯硅烷的硅氢加成产物:苯乙基甲基二氯硅烷就是生产硅烷偶联剂的重要化学品。苯乙烯和3-氯丙烯等不对称烯烃由于区域选择性的存在,能分别生成两种加成产物,即β-和α-加成产物,因而催化剂的选择性是需要重点考虑的因素。氯铂酸的醇溶液是硅氢加成反应最常用的催化剂,通常硅氢加成反应在溶液中进行,但催化剂分离回收再利用非常困难,采用固载化催化剂是解决这一困难的有效方法之一,又由于固载化的配合铂催化剂兼有均相催化剂和多相催化剂的优点,因而成为当今的研究热点。 以硅胶、4A分子筛、5A分子筛、碳纳米管、含氧、氮双齿配位基的离子交换树脂等多孔材料作载体,聚乙二醇作配合剂,制备了硅胶固载聚乙二醇配合铂、4A分子筛固载聚乙二醇配合铂、5A分子筛固载聚乙二醇配合铂、碳纳米管固载聚乙二醇配合铂和含氧、氮双齿配位基的离子交换树脂配合铂等催化剂,这些催化剂是一类非常有效的硅氢加成反应的催化剂。在常温常压下对间歇式苯乙烯硅氢加成反应有很高的催化活性和极好的β-加成选择性,如20℃温度下,硅胶固载聚乙二醇配合铂催化苯乙烯硅氢加成反应180min,甲基二氯硅烷的转化率可达86%,β-加成产物选择性为100%。又如30℃温度下,5A分子筛固载聚乙二醇配合铂催化苯乙烯硅氢加成反应120min,甲基二氯硅烷的转化率可达87.2%,产物中仅有β-加成产物,催化剂性能稳定。再如碳纳米管固载聚乙二醇配合铂催化苯乙烯硅氢加成反应195min,甲基二氯硅烷的转化率可达83.3%,β-加成产物是唯一的加成产物。动力学实验表明,在上述固载聚乙二醇配合铂的催化作用下,间歇式苯乙烯与甲基二氯硅烷的硅氢加成反应为动力学二级反应,对苯乙烯和甲基二氯硅烷分别为一级。 常压下这类催化剂对连续式、多相催化硅氢加成反应也有很高的催化活性、高选择性和稳定性。如在70℃温度下,由阳离子交换树脂、乙醇氨和氯铂酸制备的含氧、氮双齿配位基的离子交换树脂配合铂催化连续式、多相苯乙烯硅氢加


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