高分子催化剂试剂功能高分子材料ppt课件.ppt

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1、功能高分子材料高分子催化剂&高分子试剂认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目提 纲v高分子催化剂简介高分子催化剂简介离子交换树脂离子交换树脂聚合物负载催化剂聚合物负载催化剂固定化酶固定化酶v高分子试剂简介高分子试剂简介高分子螯合剂高分子螯合剂高分子偶联剂高分子偶联剂高分子氧化还原剂高分子氧化还原剂v固相合成固相合成认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目高分子催化剂:简介 v高分子催化剂的结构特征高分子催化剂的结构特征v高分子催化剂的物理

2、性质高分子催化剂的物理性质不溶于极性或非极性溶剂：异相催化反应不溶于极性或非极性溶剂：异相催化反应 良好的机械强度良好的机械强度:常用于柱或管式反应器常用于柱或管式反应器优异的热稳定性，优异的热稳定性，e.g.磺酸树脂催化剂在磺酸树脂催化剂在120 C仍保持仍保持催化活性催化活性交联网状结构认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目为什么采用高分子催化剂?v催化剂与反应体系处于不同相，很容易分离，保催化剂与反应体系处于不同相，很容易分离，保证催化剂多次重复使用，有利于工业化大生产证催化剂多次重复使用，有利于工业化大生产

3、;v对水与空气的化学稳定性高，易于操作对水与空气的化学稳定性高，易于操作;v由于高分子效应可提高催化反应的活性与反应速由于高分子效应可提高催化反应的活性与反应速率，从而提高产量与产率；率，从而提高产量与产率；v具有良好的化学选择性与立体选择性具有良好的化学选择性与立体选择性.认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目离子交换树脂简介v离子交换树脂的交换原理离子交换树脂的交换原理v离子交换树脂的结构特征离子交换树脂的结构特征高分子链：作为骨架，决定离子交换的动力学行为高分子链：作为骨架，决定离子交换的动力学行为大多数树脂

4、具有交联结构，可分为两类大多数树脂具有交联结构，可分为两类:大孔型大孔型:即使在无溶剂条件下也可工作即使在无溶剂条件下也可工作凝胶型凝胶型:必须需要溶剂或被吸附物质溶胀高分子链必须需要溶剂或被吸附物质溶胀高分子链功能基功能基:决定交换反应的交换容量与选择性决定交换反应的交换容量与选择性v分类分类按功能基分按功能基分:强酸型、弱酸型、强碱型、弱碱型、内鎓盐型强酸型、弱酸型、强碱型、弱碱型、内鎓盐型按电荷分按电荷分:阳离子型、阴离子型阳离子型、阴离子型v影响吸附影响吸附-解吸附的因素解吸附的因素 反离子的亲合性反离子的亲合性,具体因素有：具体因素有：离子尺寸大小、价态、离子的硬度、组离子尺寸大小、

5、价态、离子的硬度、组成、空间结构等成、空间结构等认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目良好的离子交换树脂应具备的结构特征v能抗大多数溶剂的溶解作用能抗大多数溶剂的溶解作用,使高分子在反应过程中的流使高分子在反应过程中的流失减至最小失减至最小树脂被交联后即可达到此目标树脂被交联后即可达到此目标;v树脂应在反应中保持高度的物理与化学稳定性树脂应在反应中保持高度的物理与化学稳定性,不与反应体不与反应体系中的任一物质发生反应系中的任一物质发生反应 高分子主链应采用惰性结构高分子主链应采用惰性结构;v机械强度高机械强度高 为

6、提高分离效率为提高分离效率,大多离子交换反应都是在高压条件下大多离子交换反应都是在高压条件下进行进行,因此高分子主体必须具备足够的机械强度因此高分子主体必须具备足够的机械强度;v最大的交换能力最大的交换能力 交换能力大意味着用少量的树脂即可完成离子交换任交换能力大意味着用少量的树脂即可完成离子交换任务务;v对一些特定离子具有选择性对一些特定离子具有选择性,在设计与合成离子交换树脂时在高分子中引入特定的在设计与合成离子交换树脂时在高分子中引入特定的功能基功能基,或使高分子链采取特定的构型或使高分子链采取特定的构型/构象构象;v高比表面积高比表面积,具适当的孔结构有利于提高分离效率与速率具适当的孔

7、结构有利于提高分离效率与速率 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目工业中进行离子交换的方法 v离子交换树脂离子交换树脂v离子交换薄膜离子交换薄膜v两种材料的化学结构相同两种材料的化学结构相同+_极极Na+H+Cl-认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目离子交换树脂的结构v阳离子交换树脂阳离子交换树脂v阴离子交换树脂阴离子交换树脂认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准

8、扶贫”项目阳离子交换树脂v合成合成:强酸型强酸型弱酸型弱酸型阳离子交换树脂认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目vNafion 树脂树脂:多种全氟磺酸树脂的总称。多种全氟磺酸树脂的总称。v合成举例合成举例v特点：特点：-SO3H 有利于吸附极性溶剂，有利于吸附极性溶剂，含氟骨架保含氟骨架保证了热稳定性与化学稳定性证了热稳定性与化学稳定性v可催化的反应：酰基化反应、醚的合成、可催化的反应：酰基化反应、醚的合成、Diels-Alder 反应、环氧开环反应反应、环氧开环反应阳离子交换树脂认识到了贫困户贫困的根本原因，才能

9、开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目阴离子交换树脂v合成合成认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目离子交换树脂：催化剂v酸碱催化反应 酯化反应羟醛缩合产物反应物认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目高分子负载的金属有机化合物v负载类型高分子与金属原子直接相接高分子作为金属的配体 配体的结构特征配体的结构特征:具有孤对电子的原子，如具有孤对电子的原子，如P,S,O,NP,S,O,N等等 离域

10、离域 -电子体系电子体系认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目高分子负载的金属有机化合物的合成v一般方法:高分子+具有反应活性的配合物(I)功能单体作配体(II)聚合功能化的配位化合物(III)X+Y+XY功能基沿高分子功能基沿高分子主链的分布主链的分布随机分布，随机分布，符合统计原则符合统计原则均匀分布均匀分布认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目高分子负载的金属有机化合物:实例 Iv催化剂v合成:方法 I 和 III v应用Ener

11、gy storage Energy release认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目高分子负载的金属有机化合物:实例 IIv合成:方法 IIv催化反应:氢加成反应反应中所需反应中所需 H2 的压力较低的压力较低,PH2 1 MPa,反应过程的腐蚀小，对氧敏感性降低（反应可在空气气氛中进行）。反应过程的腐蚀小，对氧敏感性降低（反应可在空气气氛中进行）。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目硅基高分子催化剂v合成Si-OH(硅醇)+RO

12、HSi-O-RSi-OH(硅醇)+RCOOHSi-OCORThinol(-SH)modified v实例:认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目高分子相转移催化剂v发展相转移催化剂的必要性反应物的偶极差别明显导致其无法同时溶于同一种溶反应物的偶极差别明显导致其无法同时溶于同一种溶剂剂反应只能发生在界面，导致整个反应的速率低，产率反应只能发生在界面，导致整个反应的速率低，产率不高不高尽管强极性非质子性溶剂，如尽管强极性非质子性溶剂，如HMPA,DMSO,DMF 可可解决溶解度的问题，但去除这些高沸点溶剂往往费时解决溶

13、解度的问题，但去除这些高沸点溶剂往往费时费力。费力。v相转移催化剂XNaCN认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目高分子相转移催化剂实例相转移催化剂应用实例 RX+YRZY=Cl-,Br-,I-,F-Y=PhCH-CNY=CN-认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目固定化酶v固定化酶的重要性分离酶变的十分简便分离酶变的十分简便;尽管酶的催化活性在固定化后会有所减弱，尽管酶的催化活性在固定化后会有所减弱，但酶可被但酶可被回收重复使用，回收

14、重复使用，;生产成本得到极大地降低生产成本得到极大地降低（通常酶都很贵重）；（通常酶都很贵重）；使整个生产过程易于实现自动化；使整个生产过程易于实现自动化；认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目如何实现酶的固定化v固定化酶过程中必须遵循的原则酶被固定化后将不溶于水或反应介质，使得分离工作酶被固定化后将不溶于水或反应介质，使得分离工作简单化；简单化；酶的活性位点应在固定化过程中不受影响或受到的影酶的活性位点应在固定化过程中不受影响或受到的影响甚微，应尽量避免在固定化过程中使用强酸、强碱、响甚微，应尽量避免在固定化过程

15、中使用强酸、强碱、高温、高压等条件，高温、高压等条件，固定过程中应选用酶中没有催化固定过程中应选用酶中没有催化活性的部位进行反应；活性的部位进行反应；高分子基体应具有足够强的机械强度和化学稳定性。高分子基体应具有足够强的机械强度和化学稳定性。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目v酶的固定化过程中对高分子骨架的要求v不溶于反应溶剂v含有一定的亲水性基团,保证体系具有一定的润湿性v高分子骨架应具有比较强的反应活性如何实现酶的固定化认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重

16、视，已经展开了“精准扶贫”项目固定化酶：实例v化学方法偶联反应偶联反应存在于酪氨酸存在于组氨酸中的咪唑基认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目v化学方法偶联反应偶联反应固定化酶：实例认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目固定化酶：实例v化学方法偶联反应偶联反应认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目固定化酶：实例v化学方法缩合反应缩合反应开环反应开环反应SiO

17、2SiO2SiO2认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目固定化酶：实例v化学方法过渡金属催化的偶联反应过渡金属催化的偶联反应交联反应交联反应作业作业作业作业:写出上述所有固定化酶过程中的反应方程式。写出上述所有固定化酶过程中的反应方程式。写出上述所有固定化酶过程中的反应方程式。写出上述所有固定化酶过程中的反应方程式。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目固定化酶：实例v物理方法包埋法包埋法酶酶+单体溶液单体溶液聚合反应聚合反应所存在的问

18、题：固定化后的酶很容易从聚合物基体上脱附。所存在的问题：固定化后的酶很容易从聚合物基体上脱附。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目固定化酶：实例v物理方法微胶囊法微胶囊法酶酶产物反应物半透膜半透膜认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目固定化酶的应用v合成立体专一性的氨基酸v合成6-氨基盘尼西林酸（6-amino penicillanic acid）认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重

19、视，已经展开了“精准扶贫”项目固定化酶的应用v酶电极:将酶通过一定方法固定在电极表面。灵敏度高，灵敏度高，可检测极微量样品可检测极微量样品具有高度选择性具有高度选择性体积小，小到可以插入某些细胞内测定细胞液的组成体积小，小到可以插入某些细胞内测定细胞液的组成 v酶电极实例：乳酸仪测定血液中乳酸含量L-lactic acid(乳酸)+O2 H2O2+Pyruvic acid(丙酮酸)H2O2 O2+2H+2e-Ptelectrode聚碳聚碳酸酯酸酯乳酸盐乳酸盐氧化酶氧化酶醋酸纤醋酸纤维素膜维素膜乳酸乳酸H2O2铂铂电电极极参参比比电电极极认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目高分子催化剂小结v高分子催化剂简介v常见高分子催化剂的合成与应用离子交换树脂 聚合物负载的金属有机化合物高分子相转移催化剂固定化酶认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目阳离子交换树脂认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目阳离子交换树脂认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目阳离子交换树脂