偶联反应新颖催化剂的制备及其催化性能研究

本课题将采用偕胺肟化腈纶纤维为基体纤维，与金属离子如Pd(II) 、Cu(II) 、Ni(II)等进行配位反应，制备纤维金属配合物，以获得纤维既为配体又为载体的新颖金属配合物催化剂，并利用SEM、XRD、XPS等手段考察纤维金属配合物的表面精细结构。以Heck、Suzuki、Ullmann等偶联反应为体系，考察催化反应的影响因素，以产率为指标，评估纤维金属配合物对偶联反应的催化性能。研究不同金属种类的纤维配合物对偶联反应的催化活性和选择性，以及重复使用和再生性能。为偶联反应发展出一类新颖高效的纤维金属配合物催化剂，建立该类催化剂催化常见偶联反应的方法体系；用高效液相色谱、气-质联用等跟踪偶联反应体系，结合SEM、XPS、XRD结果显示的纤维金属配合物表面化学状态变化，探明纤维金属配合物催化偶联反应的反应机理与传统小分子配合物的差异。同时也为纤维金属配合物领域提供知识积累。

本课题以偕胺肟化的腈纶纤维（AOFs）为基体，选择Pd2+、Cu2+、Ni2+作为活性中心金属离子，两者配位反应形成配合物，获得了新颖的纤维金属配合物催化剂[Pd(II)-AOFs，Ni(II)-AOFs，Cu(I)-AOFs]。并进一步还原配合物生成金属/纤维复合材料[Pd(0)/AOFs，Ni(0)/AOFs]。利用XPS、SEM、EDS、XRD等手段对其精细结构进行表征。纤维金属配合物中金属离子与纤维表面属于化学键合，金属/纤维复合材料表面金属纳米颗粒分散均匀，粒径分布窄，呈无定型态。.完成了纤维金属配合物催化剂对偶联反应的催化性能研究。以金属纤维配合物作为催化剂，选择Heck、Suzuki、Ulmman、Sonogashira等偶联反应为模板体系，考察金属纤维配合物对偶联反应的催化性能。采用红外光谱、核磁共振光谱、质谱等手段对偶联产物结构进行了表征，以产率为指标，考察纤维金属配合物对偶联反应的催化作用性能，研究其结构对性能的影响。结果显示：Pd(II)-AOFs配合物对溴萘、溴吡啶与苯硼酸Suzuki偶联反应、卤代芳烃与苯基硼酸频哪醇酯Suzuki偶联反应及溴代烃的Heck偶联反应有良好的催化性能；Ni(0)-AOFs催化剂对卤代芳烃与苯硼酸Suzuki偶联反应和溴代烃Heck偶联反应有良好的催化性能； Pd(II)-AOFs+CuI对碘苯和苯乙炔的Sonogashira反应具有优秀的催化活性和底物适应性；但对Ulmman反应催化性能均不理想。上述催化反应条件温和，低温和水相体系下进行，且无需再添加任何小分子配体，易于反应体系分离，可多次重复使用。.完成了纤维金属配合物催化偶联反应的作用机理。利用SEM、XPS、XRD等表面研究方法研究纤维金属配合物反应前后表面化学状态的变化，活性金属的价态分析，辅以中间体成分分析等，研究偶联反应的反应机理。.完成纤维金属配合物催化剂重复使用性能研究。以产率为指标，考察纤维金属配合物催化偶联反应的重复使用性能，确立纤维金属配合物催化偶联反应的使用寿命。结果表明，Pd(II)-AOFs、Pd(0)/AOFs、Ni(II)-AOFs、Ni(0)/AOFs对Heck和Suzuki反应均可重复使用多次。.拓展研究了纳米卤氧化铋/ 偕胺肟纤维的制备及光催化性能。