固载PEG络合铂催化苯乙烯与三烷氧基硅烷硅氢加成反应

论文摘要

硅氢加成反应是有机硅化学和有机合成领域中很重要的一类反应，通过该反应，可以制备一系列含不同官能团的有机硅单体和聚合物，因此具有重要的工业应用价值。目前工业上广泛使用的催化剂为氯铂酸-异丙醇催化剂，但存在两个主要缺点：一是铂的价格昂贵，催化剂回收困难；二是当Si上连接有供电子基团或不饱和键上连接有强吸电子基团时不能进行有效的硅氢加成。本文采用聚乙二醇（PEG）作为络合剂，将铂负载到硅胶上，制得一种非常有效的固载型铂催化剂。然后以Si上连接有供电子基的三甲氧基硅烷和三乙氧基硅烷为原料分别和苯乙烯进行硅氢加成反应，考察固载络合铂催化剂（Pt-PEG-SiO2）对该类反应的催化效果。主要研究结果如下：1．研究了固载型铂催化剂催化苯乙烯与三乙氧基硅烷硅氢加成反应的反应规律，考察了温度、催化剂用量、载体粒度、PEG聚合度等因素对催化活性的影响。结果表明，这类催化剂催化苯乙烯与三乙氧基硅烷的间歇式硅氢加成反应，具有较高的活性。如：在50℃、投料比为1∶1、催化剂用量为0.3g(其中铂含量为2.6×10-5mol·g-1))时，三乙氧基硅烷的转化率可达89％，反应无明显诱导期，催化剂性能稳定，回收使用3次无明显失活。2．运用正交实验设计，研究出苯乙烯与三乙氧基硅烷硅氢加成反应的最佳反应条件是：苯乙烯与三乙氧基硅烷的投料比为1∶1，反应温度为70℃，催化剂用量为0.6g。在这个条件下，又进行了三次平行实验，三乙氧基硅烷的转化率可达91.6％。3．研究了在固载型铂催化剂催化反应的条件下，反应温度、催化剂用量、反应物投料比以及反应物的活化方式等因素对苯乙烯与三甲氧基硅烷的硅氢加成反应的影响。如：在60℃条件下，苯乙烯与三甲氧基硅烷的反应效果比较好，反应速度较快且转化率最高，硅氢加成产物选择性也最好；催化剂用量越小，硅氢加成产物的选择性更好等。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 概述
• 1.2 硅氢加成反应催化剂
• 1.2.1 均相催化剂
• 1.2.1.1 铂类催化剂
• 1.2.1.2 铑类催化剂
• 1.2.1.3 钌类催化剂
• 1.2.1.4 钯类催化剂
• 1.2.1.5 铁系金属类催化剂
• 1.2.2 多相催化剂
• 1.2.2.1 经典的多相催化剂
• 1.2.2.2 高分子金属络合催化剂
• 1.3 硅氢加成反应的类型
• 1.3.1 C=C键的硅氢加成反应
• 1.3.2 C≡C键的硅氢加成反应
• 1.3.3 C=O键的硅氢加成反应
• 1.3.4 C≡N键的硅氢加成反应
• 1.4 过渡金属催化的硅氢加成反应的反应机理
• 1.4.1 铂催化机理
• 1.4.2 铑催化机理
• 1.4.3 钌催化机理
• 1.5 选题意义
• 第二章 实验部分
• 2.1 主要试剂及规格
• 2.2 主要仪器设备
• 2.3 催化剂的制备
• 2.3.1 Speier催化剂的制备
• 2.3.2 硅胶固载PEG络合铂催化剂
• 2.3.3 硅胶固载铂催化剂
• 2.3.4 不同PEG的Pt-PEG-SiO2催化剂
• 2.3.5 不同粒度硅胶的Pt-PEG-SiO2催化剂
• 2.3.6 不同n（Pt）∶n（PEG）比的Pt-PEG-SiO2催化剂
• 2.4 硅氢加成反应
• 2催化剂的XPS谱图分析'>2.5 Pt-PEG-SiO₂催化剂的XPS谱图分析
• 第三章 固载PEG络合铂催化苯乙烯和三乙氧基硅烷的硅氢加成反应
• 3.1 反应产物的质谱图（如图3-1所示）
• 3.2 反应产物的气相色谱分析（如图3-2所示）
• 3.3 不同催化荆的催化活性比较
• 3.4 温度对反应的影响及其动力学研究
• 3.4.1 温度对反应的影响
• 3.4.2 苯乙烯与三乙氧基硅烷的动力学研究
• 3.5 载体粒度对反应的影响
• 3.6 催化剂用量对反应转化率的影响
• 3.7 催化剂活化方式对反应转化率的影响
• 3.8 反应物的投料比对反应的影响
• 3.9 PEG聚合度对反应的影响
• 3.10 PEG用量对反应的影响
• 3.11 催化剂中铂的流失情况和重复使用性
• 3.12 小结
• 第四章 苯乙烯与三乙氧基硅烷硅氢加成反应的正交实验
• 4.1 苯乙烯与三乙氧基硅烷的正交实验
• 4.1.1 正交实验结果的的直观分析
• 4.1.2 正交实验结果的方差分析
• 4.1.3 苯乙烯与三乙氧基硅烷的最佳反应条件下的平行实验
• 4.2 小结
• 第五章 固载铂络合催化剂催化苯乙烯和三甲氧基硅烷硅氢加成反应
• 5.1 反应产物的气相色谱分析（如图5-1所示）
• 5.2 反应温度对硅氢加成反应的影响
• 5.3 催化剂用量对硅氢加成反应的影响
• 5.4 反应物的投料比对硅氢加成反应的影响
• 5.5 催化剂的活化方式对硅氢加成反应的影响
• 5.6 苯乙烯与三甲氧基硅烷和三乙氧基硅烷硅氢加成反应的比较
• 5.7 小结
• 第六章 结论及展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢