第二章反应性高分子高分子试剂.ppt

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1、第二章反第二章反应应性高分子高分子性高分子高分子试剂试剂现在学习的是第1页，共57页高分子试剂高分子试剂 Polymer reagents分类分类 Classification of polymer reagents实例实例 Examples of polymer reagents高分子催化剂高分子催化剂 Polymer catalysts分类分类 Classification of polymer catalysts实例实例 Examples of polymer catalysts高分子试剂及高分子催化剂的应用高分子试剂及高分子催化剂的应用Applications of polymer r

2、eagents and catalystsRelated web sites本章基本内容本章基本内容现在学习的是第2页，共57页化学功能（反应型功能）高分子化学功能（反应型功能）高分子化学功能（反应型功能）高分子化学功能（反应型功能）高分子高分子高分子试剂试剂高分子催化高分子催化剂剂固定化酶固定化酶 immobilized enzyme高分子酸碱催化剂高分子酸碱催化剂 Polymer bound acid and base catalyst氧化还原型氧化还原型 Polymer bound oxidizing-reducing reagents卤代试剂卤代试剂 Polymer bound hal

3、ogenating reagents酰化试剂酰化试剂 Polymer bound acylating reagents烷基化试剂烷基化试剂 Polymer bound alkylating reagents亲核试剂亲核试剂 Polymer bound nucleophiles亲电试剂亲电试剂 Polymer bound electrophiles固相合成试剂固相合成试剂 Polymer reagents for solid phase organic synthesis现在学习的是第3页，共57页相关概念相关概念相关概念相关概念 Related conceptionRelated concep

4、tionRelated conceptionRelated conception 高分子试剂高分子试剂 Polymer reagentsPolymer reagents小分子试剂经高分子化，在某些聚合物骨架上引入反小分子试剂经高分子化，在某些聚合物骨架上引入反应活性基团，得到具有化学试剂功能的高分子化合物应活性基团，得到具有化学试剂功能的高分子化合物 特点特点在反应体系中不溶解，易除去在反应体系中不溶解，易除去InsolubilityInsolubility立体选择性好立体选择性好 StereoselectivityStereoselectivity稳定性好稳定性好 StabilityStab

5、ility现在学习的是第4页，共57页 高分子催化剂高分子催化剂 Polymer catalystsPolymer catalysts将小分子催化剂通过一定的方法与高分子骨架结合，得将小分子催化剂通过一定的方法与高分子骨架结合，得到的具有催化活性的高分子物质到的具有催化活性的高分子物质均相化学反应均相化学反应 Homogeneous reactionHomogeneous reaction在化学反应中原料，试剂，催化剂相互溶解，在反在化学反应中原料，试剂，催化剂相互溶解，在反应体系中处于同一相态应体系中处于同一相态多相化学反应多相化学反应 Heterogeneous reactionHeter

6、ogeneous reaction在化学反应中原料，试剂，催化剂至少有一种在在化学反应中原料，试剂，催化剂至少有一种在反应体系中不溶解或不混溶，反应体系不能处于同一反应体系中不溶解或不混溶，反应体系不能处于同一相态中相态中现在学习的是第5页，共57页一般有机合成步骤一般有机合成步骤 General organic synthetic process均相化学反应均相化学反应Homogeneous reaction过滤过滤萃取萃取离心离心升华升华蒸馏蒸馏重结晶重结晶柱层析柱层析膜分离膜分离色谱分离色谱分离现在学习的是第6页，共57页使用高分子试剂的有机合成使用高分子试剂的有机合成使用高分子试剂的有

7、机合成使用高分子试剂的有机合成Organic synthetic process using Organic synthetic process using polymer reagentpolymer reagentHeterogeneous reaction仅用简单的过滤就可以达到分离的目的，并且高分子试剂回收再生仅用简单的过滤就可以达到分离的目的，并且高分子试剂回收再生多相化学反应多相化学反应现在学习的是第7页，共57页多相化学反应的特点多相化学反应的特点多相化学反应的特点多相化学反应的特点催化剂独立成相的多相化学反应称为催化剂独立成相的多相化学反应称为多相催化反应多相催化反应产物分离纯

8、化容易产物分离纯化容易 Simple and quick separation,Simple and quick separation,purification of products purification of products 催化剂回收过程简单催化剂回收过程简单Convenient recovery of catalystConvenient recovery of catalyst反应在两相界面进行，反应速度受物料扩散控制，反应速度较反应在两相界面进行，反应速度受物料扩散控制，反应速度较慢慢现在学习的是第8页，共57页 费用低廉费用低廉Low costAllow using a l

9、arge excess of reagents without purification steps Ease in removing byproducts(by washing or filtering)Convenience in handling环境友好环境友好Environmental acceptability Reduced toxicity高效反应高效反应High efficiency StereoselectivityInfinite delution effectCooperative effect多相化学反应的优点多相化学反应的优点现在学习的是第9页，共57页发展高分子试剂

10、和高分子催化剂的目的发展高分子试剂和高分子催化剂的目的发展高分子试剂和高分子催化剂的目的发展高分子试剂和高分子催化剂的目的u简化操作过程，提高化学反应的自动化和机械化程度u有利于贵重试剂和催化剂的回收和再生u提高试剂的稳定性和安全性u提高化学反应的选择性（模板效应实现立体合成u避免自反应的副反应，实现无限稀释效应现在学习的是第10页，共57页有机合成有机合成 Total synthesis 组合化学组合化学 Combinatorial chemistry生物化学生物化学 biochemistry&chemistry related technologies医药农业医药农业 Medicine a

11、nd agriculture高分子试剂和高分子催化剂的应用高分子试剂和高分子催化剂的应用现在学习的是第11页，共57页根据反应的类型，反应的活性以及聚合物上支载的试剂类型分根据反应的类型，反应的活性以及聚合物上支载的试剂类型分（According to the reaction type,reaction activity and supported reagents）高分子试剂的分类高分子试剂的分类 Classification of polymer reagents氧化还原型氧化还原型 Polymer bound oxidizing-reducing reagents卤代试剂卤代试剂 Po

12、lymer bound halogenating reagents酰化试剂酰化试剂 Polymer bound acylating reagents烷基化试剂烷基化试剂 Polymer bound alkylating reagents亲核试剂亲核试剂 Polymer bound nucleophiles亲电试剂亲电试剂 Polymer bound electrophiles固相合成试剂固相合成试剂 Polymer reagents for solid phase organic synthesis现在学习的是第12页，共57页一、高分子氧化还原试剂一、高分子氧化还原试剂现在学习的是第13页，

13、共57页 失去电子的反应叫氧化反应；失去电子的反应叫氧化反应；得到电子的反应叫还原反应；得到电子的反应叫还原反应；凡是有电子得失的反应就叫氧化还原反应。凡是有电子得失的反应就叫氧化还原反应。某元素失去电子某元素失去电子（或电子对偏离或电子对偏离)氧化反应氧化反应 氧化还原反应：氧化还原反应：某元素得到电子某元素得到电子（或电子对偏向或电子对偏向)还原反应还原反应还原剂还原剂氧化剂氧化剂现在学习的是第14页，共57页高分子氧化还原试剂：高分子氧化还原试剂：具有可逆的氧化还原特性具有可逆的氧化还原特性醌型硫醇型吡啶型二茂铁型多核芳香杂环型现在学习的是第15页，共57页醌型高分子氧化还原试剂醌型高分

14、子氧化还原试剂醌型高分子氧化还原试剂醌型高分子氧化还原试剂现在学习的是第16页，共57页醌型高分子氧化还原试剂的醌型高分子氧化还原试剂的醌型高分子氧化还原试剂的醌型高分子氧化还原试剂的制备制备制备制备.现在学习的是第17页，共57页注意事注意事注意事注意事项项项项u稳稳定性定性为为保保证证良好的良好的稳稳定性，定性，苯环苯环上的上的氢氢原子原子应应由其由其它它基基团团所取代，因所取代，因为试剂处为试剂处于于醌醌型型氧氧化化态时态时，易受自由基，易受自由基进进攻，引攻，引起交起交联联反反应应。u溶溶胀胀性和性和润湿润湿性性为为了有利于反了有利于反应应的的顺顺利利进进行行,可在聚可在聚合物合物结构

15、结构中引入磺酸基或者季中引入磺酸基或者季铵盐铵盐基基团来团来改善改善试剂试剂的溶的溶胀胀性和性和润湿润湿性。性。现在学习的是第18页，共57页醌型高分子氧化还原试剂的醌型高分子氧化还原试剂的应用应用u均二苯肼氧化脱氢制备偶氮苯均二苯肼氧化脱氢制备偶氮苯偶氮染料：以偶氮基为发色团，以偶氮染料：以偶氮基为发色团，以偶氮苯偶氮苯为色原体的染料，为色原体的染料，占合成染料二分之一左右。其中构造简单的苯化合物呈黄色、占合成染料二分之一左右。其中构造简单的苯化合物呈黄色、橙色或褐色。橙色或褐色。现在学习的是第19页，共57页u以廉价的乙烯制取重要的化工原料以廉价的乙烯制取重要的化工原料乙醛。乙醛。u将硫化

16、氢吸收氧化为单质硫，可在环保方面得到应用。将硫化氢吸收氧化为单质硫，可在环保方面得到应用。可以通过简单的方法再生可以通过简单的方法再生现在学习的是第20页，共57页硫醇型高分子氧化还原试剂硫醇型高分子氧化还原试剂硫醇型高分子氧化还原试剂硫醇型高分子氧化还原试剂现在学习的是第21页，共57页硫醇型高分子氧化还原试剂的硫醇型高分子氧化还原试剂的制备制备通过侧链反应在通过侧链反应在聚合物骨架上引聚合物骨架上引入活性功能基入活性功能基现在学习的是第22页，共57页硫醇型高分子氧化还原试剂的硫醇型高分子氧化还原试剂的优点及应用优点及应用u2 P-RSH+R2 P-RSH+R1 1-S-S-R-S-S-R

17、2 2 P-RS-SR-P+R P-RS-SR-P+R1 1-SH+R-SH+R2 2-SH-SHu优点优点较小分子的硫醇易氧化较小分子的硫醇易氧化u应用应用可将二硫化合物和蛋白质中间的二硫健断裂，可将二硫化合物和蛋白质中间的二硫健断裂，还原成巯基还原成巯基现在学习的是第23页，共57页二茂铁的发现和结构二茂铁的发现和结构20世纪世纪50年代合成出一种新物质年代合成出一种新物质Fe(C5H5)2，称二茂铁，两个环戊烯基与一个称二茂铁，两个环戊烯基与一个Fe原子形成原子形成夹心面包式的分子结构，西方俗称三明治结夹心面包式的分子结构，西方俗称三明治结构构。二茂铁二茂铁（dicyclopentadi

18、enyl irondicyclopentadienyl iron）是一种金属有机化合物。常是一种金属有机化合物。常温下为橙黄色粉末，有樟脑气味。熔点温下为橙黄色粉末，有樟脑气味。熔点172172度度-174-174度，沸点度，沸点249249度，度，不溶于水，易溶于苯、乙醚、汽油、柴油等有机溶剂。与酸、碱、不溶于水，易溶于苯、乙醚、汽油、柴油等有机溶剂。与酸、碱、紫外线不发生作用，化学性质稳定，紫外线不发生作用，化学性质稳定，400400度以内不分解。度以内不分解。现在学习的是第24页，共57页二茂铁型高分子氧化还原试剂的二茂铁型高分子氧化还原试剂的制备制备引入乙烯基聚合引入乙烯基聚合在强碱作

19、用下直接聚合在强碱作用下直接聚合现在学习的是第25页，共57页二茂铁型高分子氧化还原试剂二茂铁型高分子氧化还原试剂使用时的颜色变化使用时的颜色变化现在学习的是第26页，共57页二、二、高分子氧化试剂高分子氧化试剂现在学习的是第27页，共57页小分子氧化剂小分子氧化剂：不稳定。易爆，易燃，易分解不稳定。易爆，易燃，易分解 失失效，有的毒性大并且气味难闻，贮效，有的毒性大并且气味难闻，贮存、运输、使用困难，存、运输、使用困难，高分子氧化剂高分子氧化剂：稳定性好，稳定性好，贮存、运输、使用贮存、运输、使用 方方便便现在学习的是第28页，共57页高分子过氧酸的高分子过氧酸的高分子过氧酸的高分子过氧酸的

20、制备制备制备制备现在学习的是第29页，共57页高分子过氧酸的高分子过氧酸的应用应用现在学习的是第30页，共57页三、高分子还原试剂三、高分子还原试剂现在学习的是第31页，共57页高分子锡还原试剂的高分子锡还原试剂的制备制备现在学习的是第32页，共57页高分子锡还原试剂的高分子锡还原试剂的优点优点及及相关用途相关用途u稳定性好稳定性好u无气味无气味u 低毒性低毒性 u还原某些羰基化合物还原某些羰基化合物u选择性还原二醛中的一个选择性还原二醛中的一个u定量的将卤代烃中的卤素转变为氢定量的将卤代烃中的卤素转变为氢现在学习的是第33页，共57页高分子锡还原试剂的高分子锡还原试剂的应用应用现在学习的是第

21、34页，共57页高分子锡还原试剂高分子锡还原试剂的应用的应用选择性还原二醛化合物选择性还原二醛化合物现在学习的是第35页，共57页四、四、高分子酰基化试剂高分子酰基化试剂现在学习的是第36页，共57页高分子酰基化试剂的高分子酰基化试剂的高分子酰基化试剂的高分子酰基化试剂的特点特点特点特点u可以是高分子活性酯和高分子酸酐可以是高分子活性酯和高分子酸酐现在学习的是第37页，共57页高分子酰基化试剂的高分子酰基化试剂的高分子酰基化试剂的高分子酰基化试剂的作用作用作用作用u醇醇-酯酯u胺胺-酰胺酰胺u酸酸酸酸酐酐l 主要应用于多肽的合成主要应用于多肽的合成现在学习的是第38页，共57页 H|H2NCC

22、OOH|R COOH|H-NHCH|R+H COOH|H2NCCONHCH|RR肽键肽键 C，H，O，N，S 多肽多肽多肽多肽现在学习的是第39页，共57页蛋白质蛋白质现在学习的是第40页，共57页高分子酰基化试剂的高分子酰基化试剂的高分子酰基化试剂的高分子酰基化试剂的制备制备现在学习的是第41页，共57页目前已商品化的高分子试剂目前已商品化的高分子试剂聚合物基：苯乙烯聚合物基：苯乙烯-二乙烯基苯共聚物（二乙烯基苯共聚物（P(St-DVB)P(St-DVB)）微球）微球Polymer matrix:copoly(styrene-divinylbenzene)P(St-DVB),20-50 me

23、sh用途：将硫化物氧化成亚砜等用途：将硫化物氧化成亚砜等Reagent for oxidation sulfides to sulfoxide,etc.高分子氧化试剂高分子氧化试剂Polymer supported oxidizing reagentPolymer supported oxidizing reagentFor solution phase organic synthesis现在学习的是第42页，共57页 高分子还原试剂高分子还原试剂Polymer supported reducing reagentFor solution phase organic synthesis聚合物基

24、：苯乙烯苯乙烯-二乙烯基苯共聚物二乙烯基苯共聚物（P(St-DVB)）微球微球Polymer matrix:copoly(styrene-DVB),20-50 mesh用途：还原醛，酮等用途：还原醛，酮等Reagent for reduction of aldehydes,ketones,etc.现在学习的是第43页，共57页Reagent for peptide coupling催化多肽合成的高分子试剂催化多肽合成的高分子试剂Polymer reagents for peptidesynthesis现在学习的是第44页，共57页五、五、高分子催化剂高分子催化剂 polymer catalys

25、tpolymer acid-base catalyst高分子酸碱催化剂高分子酸碱催化剂polymer metal complex高分子金属络合物高分子金属络合物polymer phase transfer catalyst高分子相转移催化剂高分子相转移催化剂immobilized enzyme固定化酶固定化酶现在学习的是第45页，共57页u高分子酸碱催化剂属于离子交换树脂高分子酸碱催化剂属于离子交换树脂，是具有网状结构的复杂，是具有网状结构的复杂的有机高分子聚合物。的有机高分子聚合物。u网状结构的骨架部分一段很稳定，不溶于酸、碱和一般溶剂。网状结构的骨架部分一段很稳定，不溶于酸、碱和一般溶剂。

26、u在网状结构的骨架上有许多可被交换的活性基团。在网状结构的骨架上有许多可被交换的活性基团。u根据活性基团的不同、离子交换树脂可分为根据活性基团的不同、离子交换树脂可分为阳离子交换树脂阳离子交换树脂（高分子酸催化剂）（高分子酸催化剂）和和阴离子交换树脂（高分子碱催化剂）阴离子交换树脂（高分子碱催化剂）两大类。两大类。高分子酸碱催化剂结构高分子酸碱催化剂结构现在学习的是第46页，共57页高分子酸碱催化剂的特点高分子酸碱催化剂的特点 1 1、网状结构、网状结构 2 2、难溶（水、酸、碱、有机溶剂）、难溶（水、酸、碱、有机溶剂）3 3、稳（热、机械、化学）、稳（热、机械、化学）4 4、含活性基团（、含

27、活性基团（-SO-SO3 3H H、-COOH-COOH、NO NO H H）提供）提供-H-H或者或者-OH-OH基团催化反应。基团催化反应。现在学习的是第47页，共57页u阳离子交换树脂具有酸性基团。阳离子交换树脂具有酸性基团。阳离子交换树脂（高分子酸催化剂）阳离子交换树脂（高分子酸催化剂）u根据活性基团离解出根据活性基团离解出H+H+能力的大小不同，阳离子能力的大小不同，阳离子 交换树脂分为交换树脂分为强酸性和弱酸性强酸性和弱酸性两种。两种。u强酸性阳离子交换树脂，常用强酸性阳离子交换树脂，常用R-SO3HR-SO3H表示表示(R(R表示表示 树脂的骨架树脂的骨架)u弱酸性阳离子交换树脂

28、，分别用弱酸性阳离子交换树脂，分别用R-COOHR-COOH和和R-OHR-OH表表 示。示。现在学习的是第48页，共57页u强酸性阳离子交换树脂应用较广泛，强酸性阳离子交换树脂应用较广泛，（酸、（酸、中、碱介质均可用）中、碱介质均可用）u弱酸性阳离子交换树脂的弱酸性阳离子交换树脂的H H+不易电离，所以在不易电离，所以在酸性溶液中不能应用，但它的选择性较高而且酸性溶液中不能应用，但它的选择性较高而且易于洗脱，易于洗脱，可用酸洗脱。可用酸洗脱。阳离子交换树脂阳离子交换树脂应用应用现在学习的是第49页，共57页阳离子交换树脂制备方法阳离子交换树脂制备方法1 1、苯乙烯与少量二乙烯基苯共聚，可得到

29、交联聚苯乙烯：、苯乙烯与少量二乙烯基苯共聚，可得到交联聚苯乙烯：现在学习的是第50页，共57页2、将交联聚苯乙烯制成微孔状小球，再在苯环上引入磺酸基、将交联聚苯乙烯制成微孔状小球，再在苯环上引入磺酸基、羧基、氨基等，可得到各种阳离子交换树脂羧基、氨基等，可得到各种阳离子交换树脂：阳离子交换树脂能够交换阳离子阳离子交换树脂能够交换阳离子，例如：，例如：阳离子交换树脂代替硫酸作催化剂，产率高，阳离子交换树脂代替硫酸作催化剂，产率高，污染少，便于分离。污染少，便于分离。现在学习的是第51页，共57页SO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3

30、HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3H-SO3H：活性基团活性基团：树脂基体树脂基体阳离子交换树脂结构阳离子交换树脂结构现在学习的是第52页，共57页u阴离子交换树脂与阳离子交换树脂具有同样的阴离子交换树脂与阳离子交换树脂具有同样的有机骨架，只是所联的有机骨架，只是所联的活性基团为碱性基团活性基团为碱性基团。u阴离子交换树脂的化学稳定性及耐热性能都阴离子交换树脂的化学稳定性及耐热性能都不如阳离子交换树脂稳定。不如阳离子交换树脂稳定。阴离阴离子交换树脂（高分子碱催化剂）子交换树脂（高分子碱催化剂）现在学习的是第53页，共57页阴离阴离阴离阴离子交换树脂子交换树脂子交换

31、树脂子交换树脂分类分类分类分类u季胺季胺(-N(CH(-N(CH3 3)3 3)强碱性阴离子交换树脂强碱性阴离子交换树脂u伯胺基伯胺基(-NH(-NH2 2)、仲胺基、仲胺基(-NHCH(-NHCH3 3)和叔胺基和叔胺基(-(-N(CHN(CH3 3)2 2)弱碱性阴离子交换树脂弱碱性阴离子交换树脂u水化后分别形成水化后分别形成R-NHR-NH3 3OHOH、R-NHR-NH2 2CHCH3 3OHOH、R-R-NH(CHNH(CH3 3)2 2OH OH 和和R-N(CHR-N(CH3 3)3 3OHOH等氢氧型阴离子交换树脂等氢氧型阴离子交换树脂现在学习的是第54页，共57页在交联苯乙烯

32、分子中的苯环上引入季铵碱基，则得到阴离子交换在交联苯乙烯分子中的苯环上引入季铵碱基，则得到阴离子交换树脂：树脂：阴离子交换树脂阴离子交换树脂能交换阴离子的离子交换树脂。阴离能交换阴离子的离子交换树脂。阴离子交换树脂作为碱催化剂子交换树脂作为碱催化剂阴离阴离子交换树脂子交换树脂制备制备现在学习的是第55页，共57页水处理水处理重水软化，污水去重金属离子，海水脱盐，重水软化，污水去重金属离子，海水脱盐，无离子水的制备无离子水的制备离子交换树脂的用途离子交换树脂的用途现在学习的是第56页，共57页作为酸碱催化剂的用途作为酸碱催化剂的用途l酯化反应酯化反应l醇醛缩合反应醇醛缩合反应l环氧化反应环氧化反应l水解反应水解反应l重排反应重排反应现在学习的是第57页，共57页